基本信息

主题：HKT1;5通过调节植物钠钾钙离子稳态响应盐胁迫

期刊：International Journal of Molecular Sciences

影响因子：4.556

研究使用平台：NMT植物耐盐创新平台

标题：Changes in Expression Level of OsHKT1;5 Alters Activity of Membrane Transporters Involved in K⁺and Ca²⁺ Acquisition and Homeostasis in Salinized Rice Roots

作者：塔斯马尼亚大学Sergey Shabala，Mohammad Alnayef

检测离子/分子指标

K⁺、Na⁺、Ca²⁺

检测样品

水稻根伸长区（距离根尖1.2 mm根表上的点）、成熟区（距离根尖15 mm根表上的点）、根木质部薄壁细胞

离子/分子流实验处理

5日龄水稻水培幼苗80 mM NaCl实时处理

当向WT植株根施加80 mM NaCl（模拟木质部汁液Na⁺浓度的增加）时，可测到强烈而持续的净Na⁺吸收（图1A, C）。从功能上讲，这种吸收与根木质部对Na⁺的重吸收是一致的（无论是通过HKT1;5还是通过一些其他运输系统）。然而，在NIL（SKC1）中，没有这种吸收。相反，敲低（Knockdown, KD）株系表现出木质部薄壁细胞对Na⁺的净吸收甚至略高于WT（图1A，C）。这些结果与本文全株Na⁺含量数据结果一致。

然后，研究测定了NaCl对K⁺在根星状组织（stellar tissue）质膜上传输的影响（图1B，D）。在所有3个株系中，NaCl加入到溶液中，导致了瞬时的净K⁺外排。从功能上看，在植物体内，这相当于NaCl诱导的K⁺向蒸腾流中的装载。K⁺外排速率的大小为NIL（SKC1）>WT>KD，与本研究在NIL（SKC1）株系地上部积累较高的K⁺结果一致。

图1. 80 mM NaCl实时处理对木质部薄壁细胞净Na⁺和K⁺流速的影响。(A, B) NIL (SKC1)、WT和Oshkt1;5 (4A-02764)敲低株系(KD)的实时Na⁺(A)和K⁺ (B)流速。(C, D)分别为胁迫后30 min内Na⁺和K⁺流速的平均值。正值表示吸收，负值表示外排。

图2. 80 mM NaCl实时处理下根表皮细胞净K⁺、Na⁺流速的变化情况。(A)从WT伸长区测得的实时Na⁺流速。(B) NIL (SKC1)、WT和Oshkt1;5 (4A-0.2764)(KD)株系在伸长区测得的Na⁺吸收峰值。(C)从WT伸长区和成熟区测得的实时K⁺流速。(D, E )分别为NIL (SKC1)、WT和Oshkt1;5株系伸长区和成熟根区胁迫后30 min内的K⁺流速。正值表示吸收，负值表示外排。

水稻HKT1;5株系在实时NaCl处理下，引起Ca²⁺瞬时外排（图3），可能是由于细胞壁的Donnan交换引起的。然而，这种反应在EZ中更为强烈，在瞬时反应结束时，净Ca²⁺流速值仍然为负值，表明一些活跃的Ca²⁺外排系统的参与。这种净Ca²⁺外排的顺序发生了变化，NIL（SKC1）SKC1）中HKT1;5的过表达破坏了其中一个Ca²⁺外排系统（Ca²-ATPase或CAX交换器）的运行。

图3. 80 mM NaCl实时处理下根表皮细胞净Ca²⁺流速的变化情况。(A)从WT植物的伸长区和成熟区测得的实时Ca²⁺流速；(B,C)分别从NIL(SKC1)、WT和Oshkt1;5植株的伸长区和成熟根区测得胁迫后30 min内的平均Ca²⁺流速。正值表示吸收，负值表示外排。

其他实验结果

• NIL（SKC1）植物根伸长区和成熟区HKT1;5的表达均显著高于WT，并且HKT1;5的转录水平随着盐分的升高而显著上调。

• 盐胁迫下，NIL（SKC1）表现出更敏感的表型，与WT相比，叶子萎蔫和坏死的比例更大，地上部和根干重显著降低。

• NIL（

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