Na⁺/H⁺交换体的运行受SOS途径的控制，这一过程的关键步骤是盐胁迫引起的胞质游离Ca²⁺含量增加。胞浆Ca²⁺的这种变化对于调节NADPH氧化酶的运作也是必不可少的，它通过促发性ROS的产生影响阳离子通道的活性。因此，研究比较了上述水稻HKT1;5株系中NaCl诱导的Ca²⁺流速变化（图3）。实时NaCl处理会引起短暂的Ca²⁺外流，然而，这种反应在EZ中更强烈，在瞬态反应结束后，Ca²⁺流速值仍然为负，表明有一些主动的Ca²⁺外排系统参与其中。Ca²⁺外排顺序是NIL（SKC1），这表明HKT1;5在NIL（SKC1）的过度表达损害了其中一个Ca²⁺外排系统（Ca²⁺-ATPase或CAX交换器）的运行。

图3. 不同根区的根表皮细胞在80 mM NaCl实时处理下Ca²⁺流速。（A）WT植株根伸长区和成熟区的瞬时Ca²⁺流速。（B, C）NIL（SKC1）、WT和Oshkt1,5植株根的伸长区和成熟根区在胁迫后30 min内的Ca²⁺流速平均值。请注意，此图正值表示吸收，负值表示外排。

H₂O₂在阳离子渗透通道对H₂O₂的盐度适应性响应和敏感性中起重要作用。因此，研究比较了H₂O₂诱导的三种基因型根表皮Ca²⁺流速的大小（图4）。与之前的研究结果类似，H₂O₂诱导了瞬时Ca²⁺内流，大小为KD>WT>NIL（SKC1）。因此，在NIL（SKC1）中过表达HKT1;5，降低了Ca²⁺渗透阳离子通道对H₂O₂的敏感性，可能影响植物感知和响应盐胁迫的能力。

图4. 10 mM H₂O₂处理下水稻根系伸长区Ca²⁺流速。（A）WT的根伸长区瞬时Ca²⁺流速。（B）NIL（SKC1）、WT和Oshkt1,5（KD）根表皮细胞Ca²⁺流速峰值。请注意，此图正值表示吸收，负值表示外排。

图5. 水稻根伸长区Ca²⁺流速检测图

其他实验结果

· NIL（SKC1）在伸长区和成熟根区HKT1;5的表达量均显著高于WT，并且HKT1;5的转录水平随着盐度的升高而显著上调。

· 80 mM NaCl处理1周后，NIL（SKC1）株系表现出较为敏感的表型，与WT相比，叶片褪绿坏死比例较大，相对地上部和根系干重显著降低。

· NIL（SKC1）植物在盐条件下积累了较多的K⁺，但也有较多的Na⁺。后者的结果显然与SKC1可以去除地上部分Na⁺的作用不符。

· 研究比较了WT和SKC1植物根系中影响植物离子稳态的一些关键基因表达水平的变化。多个转运蛋白基因的表达水平存在显著差异；这种差异也表现出强烈的时间依赖性和组织依赖性（例如，在伸长区和成熟根区有不同的响应模式）。特别是，NIL（SKC1）在对照和盐胁迫下RBOH转录本的表达均有所降低（在两个根区），而RBOHD在伸长区表达量要高得多。此外，与WT相比，在盐胁迫下，NIL（SKC1）的GORK表达降低，而RBOHD转录本的表达增加。此外，两个根区的SOS1转录水平都较低。

结论

总的来说本研究结果表明，由于生物体内存在多种反馈回路，利用突变体植物获得的结果应该非常谨慎地对待，不能作为有关特定基因作用的机理证据。此外，转录分析和GUS染色可能具有误导性，提供的关于特定转运蛋白运作/功能的信息不完全。因此，需要更加重视植物体的功能检测。

测试液

0.2 mM NaCl, 0.1 mM CaCl₂, 0.2 mM KCl, pH 5.5

仪器采购信息

· 据中关村NMT产业联盟了解，佛山科学技术学院于2018年采购了旭月公司的非损伤微测系统。

文章原文：https://doi.org/10.3390/ijms21144882

关键词：盐胁迫；木质部装载；钠；钾；SKC1；HAK5；GORK；RBOHD；表皮；中柱