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基本信息

主題：Cl^-和氨基酸在K⁺緩解茶樹(shù)干旱脅迫中的作用

期刊：Functional Plant Biology

影響因子：2.617

研究使用平臺(tái)：NMT水旱脅迫創(chuàng)新科研平臺(tái)

標(biāo)題：Chloride andamino acids are associated with K⁺-alleviated drought stress in tea (Camellia sinesis)

作者：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)宛曉春、張顯晨

檢測(cè)離子/分子指標(biāo)

NO₃^-，Cl^-

檢測(cè)樣品

茶樹(shù)葉肉組織

中文摘要（谷歌機(jī)翻）

干旱是影響茶樹(shù)產(chǎn)量和品質(zhì)的主要限制因素之一。以前的研究有報(bào)告指出，K⁺的施用顯著減輕了干旱對(duì)茶樹(shù)造成的損害。然而K⁺緩解干旱脅迫的內(nèi)在機(jī)制仍然不清楚。在我們的研究中，有兩個(gè)截然不同的品種Taicha12（耐干旱）和Fuyun6（耐干旱）用于研究背后的內(nèi)在機(jī)制K⁺緩解了茶樹(shù)的干旱脅迫。在本研究中，我們與干旱下的茶樹(shù)案例進(jìn)行了比較：在外部K⁺供應(yīng)下，干旱脅迫的茶樹(shù)中發(fā)現(xiàn)較高的水和葉綠素含量，這證實(shí)了外部供應(yīng)的鉀離子在緩解干旱脅迫中的作用。我們還發(fā)現(xiàn)，充足的K⁺供應(yīng)促進(jìn)了Cl–Taicha12（耐干旱）的葉肉中的累積量高于Fuyun6（干旱敏感）的葉肉中的累積。此外，在“干旱”或“干旱+K⁺”條件下，F(xiàn)uyun6中未檢測(cè)到Gly，Cys，Lys和Arg。結(jié)果表明Arg和Val的外源供應(yīng)顯著減輕了干旱造成的阜云6的破壞，表明了它們的作用鉀對(duì)緩解茶樹(shù)干旱脅迫的作用?？偟膩?lái)說(shuō)，我們的結(jié)果表明氯化物和氨基酸很重要茶樹(shù)中與K⁺減輕干旱脅迫有關(guān)的化學(xué)成分。

離子/分子流實(shí)驗(yàn)處理方法

用10%PEG或10%PEG+5 mM KCl處理7天

離子/分子流實(shí)驗(yàn)結(jié)果

之前的研究表明，維持茶樹(shù)葉肉中的K⁺與耐旱性密切相關(guān)。在干旱耐受的Taicha12中，干旱誘導(dǎo)的葉肉K⁺外排顯著低于對(duì)干旱敏感的Fuyun6。為了進(jìn)一步確定哪些陰離子可能作為K⁺外排的反離子來(lái)保持電荷平衡，所以在干旱脅迫下檢測(cè)了NO₃^-和Cl^-的流速。在兩個(gè)不同耐受性的茶樹(shù)品種中，干旱刺激了一個(gè)葉片的NO₃^-外排，而無(wú)論是否施用了K⁺，在兩個(gè)茶樹(shù)品種中，干旱誘導(dǎo)的NO₃^-外排均沒(méi)有顯著變化（圖1a，b）。

圖1

然而，在這兩個(gè)茶樹(shù)品種中，干旱引起的葉肉Cl^-外排是明顯不同的。在Taicha12和Fuyun6中，干旱引起的葉肉細(xì)胞Cl^-外排速率分別為1019.76（圖2a）和1396.83 pmol cm^-2s^-1（圖2b）。另外，施用外源 K⁺后，葉肉細(xì)胞的Cl^-外排減少，表明在“干旱+K⁺”的條件下，Taicha12的總Cl^-外排量比Fuyun6的低（圖2c）。

圖2

其他實(shí)驗(yàn)結(jié)果

• K⁺的供應(yīng)緩解了干旱脅迫下茶樹(shù)相對(duì)含水量和葉綠素含量的降低。

• 在外源K⁺供應(yīng)下，Taicha12的葉片蘋(píng)果酸含量增加，F(xiàn)uyun12中的檸檬酸含量降低。

• 在三種處理下Fuyun6的葡萄糖、果糖和蔗糖含量無(wú)顯著差異，干旱處理下Taicha12的葡萄糖和蔗糖含量高于對(duì)照條件下的含量。

• 干旱脅迫后，Taicha12的氨基酸含量比Fuyun6高。

• 施用Arg和Val顯著緩解了干旱脅迫對(duì)Fuyun6的影響。

結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，Cl^-和氨基酸有助于K⁺緩解干旱脅迫對(duì)茶樹(shù)的影響，而糖（葡萄糖、蔗糖和果糖）的代謝較為復(fù)雜。因此，為了進(jìn)一步揭示其內(nèi)在機(jī)制，可以利用轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)等組學(xué)技術(shù)來(lái)確定K⁺增強(qiáng)茶樹(shù)抗旱性的途徑。

離子流實(shí)驗(yàn)使用的測(cè)試液

0.5 mM KCl, 1 mM CaCl₂, pH 5.7