拟南芥对Al3+和低pH响应的离子转运机制
互联网
土壤的酸性是限制植物分布的重要因素,世界上超过40%的耕地是酸性土壤。在酸性土壤中,作物生长受到不同的毒性(H+ , Al3+ , Mn2+ )和营养物质的影响,在这些复杂的因素中,Al3+ 和H+ 的毒性与植物的生长具有高度的相关性。植物的铝毒性主要是当土壤中的pH低于4.5时的Al3+ 的作用。因此,为了繁育出更加忍耐酸性土壤的植物,有必要研究H+ 和Al3+ 的毒性机制。
澳大利亚的科学家使用非损伤微测技术研究了拟南芥对Al3+ 和低pH响应的离子转运机制。Al3+ 毒性早期的症状是抑制了根的生长,随后发现低pH减小了H+ 内流进入根组织,引起了细胞质的酸化。相反,低pH和Al3+ 共同胁迫减小了伸长区的H+ 内流,诱导了成熟区的H+ 外流,导致了细胞所有区域的碱化。低pH诱导了伸长区根际pH的增加,但是低pH和Al3+ 共同胁迫导致了所有根部区域的pH下降。低pH胁迫减轻了K+的外流,诱导了质膜的去极化,低pH和Al3+ 共同胁迫显著减少了质膜去极化。处理60min后,低pH引起了质膜去极化,但是低pH和Al3+ 共同胁迫引起了质膜的超极化。
这项研究发现了低pH和Al3+ 毒害对根组织和根际的影响有差异,低pH和Al3+ 减少了野生型拟南芥根部增加酸性环境中根际pH的能力。这可能为研究植物适应非生物胁迫的不同机制提供了基础。