1）K⁺生理功能概述

2）科研案例

a.案例1

       與野生型擬南芥相比，wrky8-1突變體在鹽脅迫下K⁺外排更明顯，而vq9突變體的K⁺外排速率更低，為WRKY8與VQ9基因參與調(diào)控植物在鹽脅迫下的 Na⁺/K⁺離子動態(tài)平衡提供了直接有效的證據(jù)。

Hu Y et al. Arabidopsis transcription factor WRKY8 functions antagonistically with its interacting partner VQ9 to modulate salinity stress tolerance. Plant J. 2013;74(5):730-745.

b.案例2

       以中國春、洲元9369和長武134等3種耐鹽性不同小麥品種為材料, 采用非損傷微測技術(shù)檢測鹽脅迫2 d后的根系K⁺離子流變化。結(jié)果表明鹽脅迫下, 小麥根際的K⁺大量外流, 鹽敏感品種中國春K⁺流速顯著高于耐鹽品種長武134。另外，通過對植株體內(nèi)的Na⁺、K⁺含量進行測定，共同發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下造成小麥組織器官中Na⁺/K⁺比上升的主要原因是根系K⁺大量外流和Na⁺的過量積累, 耐鹽性不同的小麥品種間差異顯著, 并認為根系對K⁺的保有能力可能是作物耐鹽性評價的一個重要指標。

王曉冬,王成,馬智宏,侯瑞鋒,高權(quán),陳泉.短期NaCl脅迫對不同小麥品種幼苗K⁺吸收和Na⁺、K⁺積累的影響.生態(tài)學報,2011,31(10):2822-2830.

1）Na²⁺生理功能概述

2）科研案例

a.案例1

       研究利用非損傷微測系統(tǒng)（NMT），檢測了PtVP1.1高表達白楊與野生型經(jīng)0/150 mM NaCl處理后，根部分生區(qū)、伸長區(qū)、成熟區(qū)的Na⁺、H⁺流速。結(jié)果顯示，正常生長環(huán)境下，兩組樣品根部Na⁺流速無差異，對照組H⁺吸收速率更高。鹽脅迫時，PtVP1.1高表達白楊相比于野生型，其根部具更強的排Na⁺吸H⁺能力（Na⁺外排速率、H⁺吸收速率均高與野生型）。這一結(jié)果為PtVP1.1提升木本植物耐鹽性提供了活體生理證據(jù)。

Yang Y et al. Overexpression of a Populus trichocarpa H⁺-pyrophosphatase gene PtVP1.1 confers salt tolerance on transgenic poplar. Tree Physiol. 2015;35(6):663-677.

b.案例2

       北京林業(yè)大學陳少良實驗室NMT測定了抗鹽品種胡楊和鹽敏感型品種群眾楊根、細胞和原生質(zhì)體的H⁺、Na⁺和Cl^-流速，比較了短期處理和長期處理后兩個品種間排Na⁺的能力。長期脅迫導致根原生質(zhì)體Na⁺外流增加，H⁺內(nèi)流增加。這種NaCl誘導的Na⁺/H⁺交換被Amiloride和礬酸鈉抑制，說明脅迫后胡楊Na⁺的排出是Na⁺/H⁺逆向轉(zhuǎn)運體主動跨膜的結(jié)果。

Sun J et al. NaCl-induced alternations of cellular and tissue ion fluxes in roots of salt-resistant and salt-sensitive poplar species. Plant Physiol. 2009;149(2):1141-1153.

1）Ca⁺生理功能概述

2）科研案例

a.案例1

       NaCl處理1-2min后觀察到煙草根部伸長區(qū)有瞬時的Ca²⁺外排現(xiàn)象，NaCl處理24h后，觀察到Ca²⁺內(nèi)流，低濃度的甜菜堿則會顯著的增加NaCl誘導的Ca²⁺內(nèi)流。加上對相關(guān)基因表達的測定、Ca²⁺含量的測定等內(nèi)容，表明在NaCl誘導的Ca²⁺滲透流中，甜菜堿起到了輔助因子的作用。

Li M et al. Glycine betaine-mediated potentiation of HSP gene expression involves calcium signaling pathways in tobacco exposed to NaCl stress. Physiol Plant. 2014;150(1):63-75.

b.案例2

       本試驗以油用向日葵鹽敏感品種‘YK18’、中度耐鹽品種‘YK06’和耐鹽品種‘GF01’為試驗材料，利用離子流檢測技術(shù), 動態(tài)監(jiān)測了復(fù)合鹽脅迫24 h后植株根系的 K⁺、Na⁺、Ca²⁺等離子的流速流向，結(jié)果表明，鹽脅迫下向日葵幼苗根系Ca²⁺的吸收速率加快，‘GF01’是‘YK18’的2倍。結(jié)合種子萌發(fā)和離子在萌發(fā)幼苗中積累分布情況的實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同耐鹽性的油用向日葵植株在鹽脅迫下可通過調(diào)節(jié)Na⁺、K⁺和Ca²⁺的吸收與外排來適應(yīng)鹽脅迫環(huán)境，為鹽堿地耐鹽品種篩選和栽培提供理論依據(jù)。

馬榮,王成,馬慶,侯佩臣,王曉冬.向日葵芽苗期離子對復(fù)合鹽脅迫的響應(yīng).中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報,2017,25(05):720-729.

1）H⁺生理功能概述

2）科研案例

a.案例1

       研究采用了同一品種的二倍體及四倍體水稻，分別培養(yǎng)在含有0、150 mM NaCl的1/2 MS培養(yǎng)基中。利用非損傷微測技術(shù)，檢測了各組樣品根部距離根尖0-5000 μm范圍的H⁺流速。結(jié)果顯示，距離根尖0-1000 μm范圍內(nèi)，兩組樣品H⁺流速沒有差異，而且在500-1000 μm之間，H⁺表現(xiàn)為吸收。從距離根尖1000 μm的位點開始至2000 μm，H⁺外排趨勢逐漸增大并達到穩(wěn)定值。二倍體與四倍體根尖H⁺流速對比顯示，1000-5000 μm區(qū)間內(nèi)，后者H⁺外排速率顯著高于前者，這也間接反映了四倍體植株的根內(nèi)pH較二倍體低。研究認為，基因組重復(fù)可提升水稻耐鹽能力，而這一現(xiàn)象可能與四倍體水稻加強了H⁺外排至根表面從而減少Na⁺的進入根部有關(guān)。

Tu Y, Jiang A, Gan L, et al. Genome duplication improves rice root resistance to salt stress. Rice (N Y). 2014;7(1):15.

b.案例2

       當植物缺乏J3時對外部的鹽堿脅迫超敏感，質(zhì)膜H⁺-ATPase的活性也下降。使用非損傷微測技術(shù)在活體擬南芥的根部進行了原位測量，證實不同的基因所調(diào)控的H⁺外排的差異，說明了蛋白之間的相互作用。本研究發(fā)現(xiàn)，分子伴侶蛋白J3可以和PKS5相互作用，并且抑制PKS5激酶活性，進而正向調(diào)節(jié)質(zhì)膜H⁺-ATPase的活性及植物對鹽堿脅迫的反應(yīng)。

Yang Y, Qin Y, Xie C, et al. The Arabidopsis chaperone J3 regulates the plasma membrane H+-ATPase through interaction with the PKS5 kinase. Plant Cell. 2010;22(4):1313-1332.

1）Cl^-生理功能概述

2）科研案例

a.案例1

       與單個鹽腺相比，二色補血草的氣孔和表皮細胞分泌的Na⁺、K⁺和Cl^-很少，NaCl處理對它們的分泌率沒有顯著影響。在本研究中，200 mmol/L NaCl處理可顯著提高鹽腺的Cl^-分泌率，且NaCl處理的Cl^-分泌率是對照組的35倍。結(jié)合Na⁺通量檢測和ESEM分析等結(jié)果，表明鹽腺通過分泌孔分泌離子，并以Na⁺和Cl^-為主。分泌速率的增加有助于抵消葉片中鹽濃度的增加。分泌的選擇性有助于保持葉片細胞內(nèi)良好的Na⁺/K⁺和Cl^-/陰離子比值。

Feng Z , Sun Q , Deng Y , et al. Study on pathway and characteristics of ion secretion of salt glands of Limonium bicolor. Acta Physiologiae Plantarum, 2014, 36(10):2729-2741.

1）Mg²⁺生理功能概述

2）科研案例

       影響光合作用，葉綠素的組成成分、酶的活化劑；與糖代謝、氮代謝相關(guān)；影響核酸和蛋白質(zhì)代謝；參與脂肪代謝、促進維生素合成。

例1：以甘薯的兩個品種（耐鹽品種Xu 22和鹽敏感品種Shi 5）為實驗材料，對其在NaCl脅迫下的K⁺、Cl^-、Mg²⁺等離子進行通量檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)NaCl促進了Xu 22根系對Mg²⁺的吸收，但使Shi 5根Mg²⁺的外排增加。結(jié)合其他離子通量、離子含量、qPCR驗證等實驗結(jié)果，表明，Xu 22不定根期具有較好的K⁺、Mg²⁺截留能力、液泡Na⁺和Cl^-固存能力、NH₄⁺/NO₃^-轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)化能力和N同化維持能力是其耐鹽性的主要原因。

Yicheng Yu et al. NaCl-induced changes of ion homeostasis and nitrogen metabolism in two sweet potato (Ipomoea batatas L.) cultivars exhibit different salt tolerance at adventitious root stage. Environmental and Experimental Botany, 2016. doi: 10.1016/j.envexpbot.2015.12.006

參見《植物營養(yǎng)研究NMT解決方案》NO₃^-生理功能概述

參見《重金屬研究NMT解決方案》