利用非損傷微測技術檢測油菜根部液泡的跨膜運輸

NMT活體生理檢測儀 NMT Physiolyzer^®

 

2018年10月，湖南農大張振華教授團隊針對影響稻田油菜養分高效利用的漬害問題的研究成果，在Plant Physiology上發表，研究標題為“NRT1.1-related NH₄⁺ toxicity is associated with a disturbed balance between NH₄⁺ uptake and assimilation”。這是張振華教授利用非損傷微測技術（Non-invasive Micro-test Technology, NMT）在Plant Physiology上發表的第二篇文章。

Plant Physiol：NMT在稻油輪作養分高效利用機理上的應用
 

上一篇文章中，利用NMT檢測了油菜根部液泡的跨膜NO₃^-運輸，發現低氮素利用率（NUE）油菜液泡吸NO₃^-的速率是高NUE油菜的3倍，后者將更高比例的NO₃^-分配到細胞質中，繼而誘導根部NRT1.5的表達，同時抑制NRT1.8的表達，最終導致更大比例的NO₃^-裝載到木質部汁液中運輸到油菜的地上部分。這是稻油輪作條件下氮高效型油菜品種基因型擁有更高NUE的重要原因之一。

高（H）、低（L）NUE油菜根部液泡NO₃^-跨膜吸收速率

此次新發表的研究成果，揭示了擬南芥NRT1.1的信號功能調控銨吸收和C-N代謝解偶聯，增強植物對銨脅迫的敏感性。研究結果為深入了解植物銨毒害的發生機制，提高稻田漬害條件下的油菜氮素養分利用效率提供了理論支撐。

研究發現,在(NH₄)₂SO₄環境下，NRT1.1通過信號調控誘導根中NH₄⁺吸收轉運蛋白的表達來增強對生長環境中NH₄⁺的吸收；另外，根系NH₄⁺的同化途徑GS/GOGAT循環顯著降低，而PK酶活性沒有受到顯著影響，造成植物體內NH₄⁺大量累積，碳氮代謝失衡，并誘導乙烯的產生，促進植物衰老。nrt1.1突變體根中NH₄⁺吸收轉運蛋白沒有受到(NH₄)₂SO₄的顯著誘導，GS/GOGAT循環也沒有受到顯著影響，而GDH的活性顯著提高，通過對NH4+吸收與同化之間的協同作用，降低了植株體內NH4+的累積，緩解銨毒的發生。