黄瓜耐盐的信号转导机制研究取得进展

南湖网讯(通讯员牛孟良)《Journal of Experimental Botany》年11月14日,杂志在网上公布了我们学校卞之龙教授团队的最新研究成果。它被命名为“根呼吸猝发或氧化酶家庭依赖h202生产会议,通过控制naexclusivity和stoparatal closure在分级作物上”。分析了H2O2信号控制嫁接黄瓜耐盐性的机理。论文的第一作者是牛孟良,我校园艺与林业学院博士生,通讯员是毕之龙教授。这项研究由国家自然科学基金会和中国-以色列国际合作项目资助。塔斯马尼亚大学的Sergey Shabala教授也参加了这项研究。

嫁接是提高果蔬作物对土传病害和非生物胁迫抗性的重要手段,已广泛应用于生产中。相关嫁接生物学一直是园艺领域的研究热点。黄瓜的耐盐性比南瓜弱。黄瓜嫁接南瓜砧木能显着提高南瓜砧木的耐盐性。在此过程中,南瓜根的钠氢转运体和质膜氢三磷酸腺苷酶起着关键作用。过氧化氢(H2O2)作为一种重要的活性氧信号分子,参与许多植物生长和抗性调节过程。先前的研究已经证明,维持植物H2O2平衡在SOS1活性中起着至关重要的作用。位于质膜上的NaDPH氧化酶是植物在胁迫下产生H2O2的主要途径。它由呼吸爆发氧化酶同源性家族基因编码。研究发现碳酸氢盐和碳酸氢盐拟南芥突变体材料中H2O2水平降低,上部钠的积累明显高于野生型。然而,H2O2如何参与嫁接黄瓜的钠转运还没有报道。

为了确定不同嫁接复合体对钠的吸收速率和对接穗的转移速率,研究组首先构建了黄瓜/南瓜和黄瓜/黄瓜两种嫁接组合,并采用无创显微测量技术(NMT)测量了两种嫁接组合根尖上下茎和嫁接部位的钠、钾、氢离子流量。结果表明,以南瓜为砧木的嫁接苗根系有较强的排钠能力,这可能是不同嫁接组合地上部分钠积累差异的直接原因。对不同嫁接复合体根盐处理后的H2O2进行激光共聚焦观察,发现在南瓜嫁接苗根盐处理的早期(3h)H2O 2爆发现象,推测其作为信号介导嫁接耐盐性。此外,NADPH氧化酶抑制剂DPI用于处理材料的根部。结果表明,添加抑制剂DPI后,南瓜嫁接苗早期H2O2形成受阻。钠流出率和氢吸收率显着下降。SO _ 1和PMA基因表达分析也证明H2O2信号参与了SO _ 1途径介导的耐盐过程。以南瓜为砧木的嫁接苗在盐胁迫下叶片气孔关闭较早,有助于减少水分流失,保持植物水势。基于以上研究结果,研究组提出了根系H2O2信号调节嫁接黄瓜耐盐性的机理。南瓜砧木通过控制根系Rboh基因介导的H2O2信号增强根系的钠外流能力,并通过促进盐胁迫下早期叶片气孔关闭来适应盐胁迫。

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书评人:别智龙