滲透脅迫后擬南芥根表皮細(xì)胞膨壓恢復(fù)中離子吸收的作用

注：滲透脅迫誘導(dǎo)的細(xì)胞膨壓和K+離子流的動(dòng)力學(xué)變化。高滲處理導(dǎo)致膨壓快速下降，同時(shí)K+內(nèi)流增加，膨壓在40min時(shí)恢復(fù)，K+內(nèi)流減小。

       提高作物的抗旱是植物生理學(xué)家和農(nóng)業(yè)生物技術(shù)人員長(zhǎng)期面臨的挑戰(zhàn)。近年來提高作物抗旱的工作集中在轉(zhuǎn)基因研究中，但是目前還沒有報(bào)道說明轉(zhuǎn)基因作物在大田中能夠顯著提高作物的抗旱性。

       高滲脅迫（干旱）導(dǎo)致大量無機(jī)離子進(jìn)入植物細(xì)胞，但是細(xì)胞膨壓恢復(fù)的直接證據(jù)一直以來很缺乏。科學(xué)家用非損傷微測(cè)技術(shù)和壓力探針技術(shù)同時(shí)測(cè)定了滲透脅迫下的擬南芥根表皮細(xì)胞離子流和膨壓的變化，發(fā)現(xiàn)在高滲脅迫（100/100mM的甘露醇/山梨醇處理）處理后，細(xì)胞膨壓從0.65 MPa快速下降到0.25 MPa。處理后的2-10min內(nèi)啟動(dòng)膨壓恢復(fù)，伴隨著K⁺、Cl^-和Na⁺吸收的大量增加。大多數(shù)細(xì)胞在脅迫后的40-50min內(nèi)細(xì)胞的膨壓恢復(fù)了90%。結(jié)合電壓鉗和非損傷微測(cè)技術(shù)發(fā)現(xiàn)膨壓恢復(fù)的過程是由于電壓門控的K⁺轉(zhuǎn)運(yùn)體在細(xì)胞質(zhì)膜上的調(diào)節(jié)作用。

       這項(xiàng)研究通過非損傷微測(cè)技術(shù)直接獲得了細(xì)胞離子流的變化，這種變化和細(xì)胞膨壓的改變相關(guān)，為理解干旱的機(jī)理提供了證據(jù)。在將來的研究中，研究人員可以使用其他滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)處理，用非損傷微測(cè)技術(shù)研究離子流與滲透調(diào)節(jié)的作用，篩選提高植物抗旱性的物質(zhì)。

關(guān)鍵詞：高滲脅迫（Hyperosmotic stress）；細(xì)胞膨壓（Cell turgor）；非損傷微測(cè)技術(shù)

參考文獻(xiàn)：Shabala SN, Lew RR. Plant Physiology, 2002, 129: 290–299.

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