土壤鹽堿化是一個(gè)日益嚴(yán)重的環(huán)境問題，過量的鹽分損害土壤的養(yǎng)分吸收、破壞滲透平衡，對(duì)植物生長(zhǎng)、發(fā)育和開花產(chǎn)生負(fù)面影響，導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降。

為應(yīng)對(duì)自身或外部刺激，植物會(huì)通過細(xì)胞壁修飾（包括木質(zhì)素和木栓素沉積的增加，以及在較老的組織中形成次級(jí)細(xì)胞壁）和改變根的生長(zhǎng)方向，以減少鹽分的攝入。在此過程中還涉及到纖維素合成、纖維素微纖維定位、半乳聚糖積累以及合成阿拉伯糖等生物過程。已有研究表明，延伸蛋白（extensin）糖基化是這個(gè)過程中的關(guān)鍵因素，其中涉及到4種糖基化蛋白（HPAT1-3、RRA1-3、XEG113和ExAD），但具體的參與過程仍缺乏了解。

荷蘭瓦赫寧根大學(xué)植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)于2024年在《Plant》雜志發(fā)表了文章《Arabinosylation of cell wall extensin is required for the directional response to salinity in roots》。在該研究中，作者通過研究野生型和ExAD基因突變型擬南芥樣本的果膠和半纖維素提取物，證實(shí)ExAD 基因是調(diào)節(jié)根定向生長(zhǎng)所必需的，揭示了 ExAD 介導(dǎo)的阿拉伯糖基化在根對(duì)鹽脅迫的反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用。

實(shí)驗(yàn)方法：
1、鹽誘導(dǎo)傾斜測(cè)定法（salt-induced tilting assay ，SITA）：將擬南芥培育發(fā)芽，并在相應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)移植到不同類型的培養(yǎng)基（無NaCl 、100mM NaCl 、100mM KCl 和 200mM 山梨糖醇等）中，并將植株逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，然后持續(xù)動(dòng)態(tài)拍照，觀察植物根部的生長(zhǎng)彎曲過程（圖1）。根尖角度（root tip direction，RTD）表示平行于根尖生長(zhǎng)方向的矢量與垂直重力矢量之間的角度，表示根尖彎曲的量。

圖1 SITA的實(shí)驗(yàn)設(shè)置：將發(fā)芽的幼苗轉(zhuǎn)移到含有不同處理的1/2 MS瓊脂平板中，同時(shí)將平板逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度；在延時(shí)系統(tǒng)中追蹤根系動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)響應(yīng)，成像頻率為每塊板每 20 分鐘 1 張圖像

2、微陣列聚合物分析（Comprehensive Microarray Polymer Profiling，CoMPP）：將樣本擬南芥幼苗快速凍干。繼而純化，通過ArrayJet公司的Marathon（新型號(hào)M系列）微陣列生物芯片點(diǎn)樣儀將多糖提取物點(diǎn)印在硝酸纖維素膜上制備糖芯片，隨后同特異性抗體雜交，最終使用微陣列生物芯片掃描分析儀進(jìn)行結(jié)果掃描和分析。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
1. 野生型擬南芥在100mM NaCl 培養(yǎng)基中表現(xiàn)出明顯的生長(zhǎng)彎曲。與對(duì)照組、100mM KCl 和 200nM 山梨糖醇組相比，在100mM NaCl 培養(yǎng)基中生長(zhǎng)的擬南芥的根尖RTD的變化量顯著降低，說明高濃度NaCl 的確可以影響植物根尖生長(zhǎng)方向（圖2）。

圖2 在不同處理（對(duì)照組、100 mMNaCl、100mM KCl 和 200mM 山梨糖醇）下，在 4 日齡野生型幼苗根尖不同時(shí)間點(diǎn)延時(shí)拍照，y軸表示每 20 分鐘根尖的RTD 值

2. 相對(duì)于野生型，ExAD突變型擬南芥在NaCl溶液中根尖RTD值的變化量顯著降低，說明ExAD突變導(dǎo)致根尖回避高鹽環(huán)境的能力減弱。

3. 相較于野生型，ExAD突變型樣本在凍干后的提取物中NaCl含量顯著升高，說明ExAD基因突變導(dǎo)致植株攝取了過量的NaCl。

4. CoMPP糖芯片實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，野生型植株的JIM11雜交信號(hào)顯著高于ExAD突變型，而JIM11是延伸蛋白糖基化的重要指征，說明ExAD突變型植株的延伸蛋白缺乏糖基化，引起根尖遇到高鹽溶液后彎曲能力降低。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
ExAD引起延伸蛋白糖基化，參與鹽脅迫條件下的根細(xì)胞壁修飾，該過程是調(diào)節(jié)根尖定向生長(zhǎng)所必需的。綜合以上結(jié)果說明 ExAD 介導(dǎo)的阿拉伯糖基化在根對(duì)鹽脅迫的反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用。

原文鏈接：https://doi.org/10.1093/plcell/koae135

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