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嫁接烟草对低钾胁迫的响应

摘要

背景

在以往的研究中,我们研究了低钾胁迫下嫁接对烟草根系钾吸收的缓解作用和对烟草生长的抑制作用。然而,嫁接对烟草全株水平低钾胁迫感知的影响及应对机制目前尚不清楚。为明确嫁接对烟草缺钾响应机制的影响,在不同钾供应水平(5 mmol L)下,对‘五峰2号’和‘云烟87’两个烟草品种进行了互嫁接试验−10.5 mmol L−1K)。

结果

结果表明,与自根苗相比,嫁接显著提高了云烟87全株钾含量(正常钾和低钾条件下分别为97.57%和189.74%),且茎部增幅更大。全株钾含量分布及烟草下胚轴净钾数据+通量表明,钾胁迫使植物更倾向于维持钾+在芽而不是根。此外,当钾缺乏时,嫁接可以减少向下净钾所需的时间+烟草下胚轴的通量降至稳定水平。净K+根系通量表明,钾通道蛋白和转运蛋白在两种砧木的钾耐受性方面起着不同的作用。转录水平分析表明,K+烟草芽根间是烟草适应低钾胁迫的途径之一。

结论

嫁接可以激活更多的钾+在烟草渠道‘云烟87’中,这意味着K更活跃+周期、茎部钾含量高,嫁接烟草对低钾胁迫信号响应快。此外,嫁接还可以改变K值+烟根吸收模式由HATS主导转变为HATS和LATS共同负责,大大提高了K+低钾胁迫下根表面的跨膜运输。这些无疑是嫁接烟草在低钾胁迫下表现更好的原因。

背景

作为烤烟生长所需的大量营养物质(烟草),钾(K)也是中国优质烤烟的重要限制因素。核酸、蛋白质、碳水化合物的形成以及光合作用、酶活化和渗透调节等过程都与K [12]。烟叶钾含量在质量评价体系中的重要性不容小觑,这是卷烟行业的常识。在允许足够高的钾积累的条件下生长的烟草植物与具有改善的芳香味道,易燃性和叶片可加工性的产品有关[3.]。但在中国大部分植烟区,植烟土壤速效钾含量较低,导致烟叶中钾含量无法达到全球优质烟草标准。根据最近的一项土壤调查,中国63.1%的植烟土壤速效钾含量低于150 mg/kg的临界水平。其中19.6%的土壤极度缺钾,速效钾平均含量仅为57.5 mg/kg。其余43.5%为缺钾土壤[4]。因此,提高烟草对钾的吸收和利用效率已成为烟草种植中的一个重要问题。

钾在植物体内的流动性很强,可以从根部输送到茎部。这一功能在植物的电平衡和能量节约中起着重要作用。K通道基因SKORAKT2确定K的再分配+在植物。前者在根的中柱鞘和木质部薄壁细胞中大量表达,介导K的转运+对着嫩芽[5],而后者则在根和叶的韧皮部维管系统中大量表达,主导着钾的装卸+在韧皮部[6]。当植物感知到外部缺钾信号时,细胞会产生短期和长期反应模式:对于短期反应,AKT1表达上调,并通过释放钾来维持细胞质中的钾水平+在液泡中。对于长期反应,当压力期持续数天甚至数周时,K+浓度降低,植物细胞的代谢过程受到影响,H+-PPase依赖于K+活化被抑制,丙酮酸含量降低[7]。除此之外,植物根伸长区的细胞伸长需要K产生的细胞膨胀+.钾浓度较低时,植株根系形态发生变化。主根的生长受到抑制,根毛的生长变得强壮。这种对环境的适应是由NH的组合决定的4+生长激素[8]。突变体的功能互补实验证实了乙烯参与低钾胁迫信号转导及其对根形态的密切调控[j]。9]。研究拟南芥生长素合成基因缺失突变体aux1axr1,axr2表明生长素也是根系形态对钾胁迫响应机制的一个组成部分[10]。

嫁接已被广泛应用于改善作物品质、生长和产量;改变品种;增强环境抗逆性;为了优化异花授粉[1112131415]。除此之外,嫁接对提高植物的养分吸收也有显著的影响[161718]。然而,关于嫁接对烟草耐钾饥饿胁迫的影响,文献资料较少。在之前的研究中[19],研究了低钾胁迫下嫁接对烟草根系钾吸收的缓解作用和对烟草生长的抑制作用。然而,嫁接对烟草全株水平低钾胁迫感知和应对机制的影响尚不清楚。为此,本文通过对植物韧皮部和木质部钾转运相关基因的研究,探讨了植物的净钾含量+下胚轴处的电流,向内电流K的强度+通过对烟草植株茎部和根部钾含量分布模式的研究,分析不同基因型烟草在低钾胁迫下的适应机制以及嫁接对其的影响。

结果

K在茎和根之间的分布

K+接枝处理对吸收和分布都有影响(图2)。1)。钾胁迫显著降低了全株钾含量+吸收能力。不同嫁接组合的全株钾含量表现存在差异。在+K处理下,以“五峰2号”(W)为砧木的全钾含量比普通品种“云烟87”(Y)提高了97.6%,在-K处理下,全钾含量提高到137.76%。此外,与+K处理不同,低钾条件下W/Y全钾含量显著高于Y。这说明W烟草作为接穗可以提高K+基因型Y烟草在K胁迫下的吸收+赤字。负钾处理下,幼芽平均钾含量占全株的44.3%,比正钾处理高7.3%。此外,在钾胁迫下,W和Y/W嫁接组合中烟草植株钾向茎部倾斜的趋势更为明显。

图1
图1

嫁接组合对钾离子的影响+K的供应水平+分布于烟草植株。烟草嫁接组合包括未嫁接烟草W(五丰2号)和Y(云烟87号),嫁接烟草Y/W (Y嫁接到W上)和W/Y (W嫁接到Y上),不同的大写字母表示差异显著(P< 0.05),低于正常钾水平(5 mmol L−1),小写字母表示差异显著(P< 0.05)−1

K+在根细胞中向内输送电流

K产生的电位差+根细胞原生质体的跨膜运输是钾离子的电流强度+通道,可以反映K的运输能力+由通道蛋白介导。K向内的电流+膜片钳可记录不同处理对钾离子的影响+根细胞的通道运输功能。如图所示。2,在钾供应正常的情况下,向内电流K的最大值+W基因型根细胞通道为- 127.83pA, Y基因型根细胞通道为- 82.57pA。在低钾胁迫下,K+两种基因型根细胞通道内向电流均显著降低,其中W降低了52.33%,Y降低了85.15%。从I-V曲线分析可知,在钾供应正常的情况下,W基因型在−130 mV电压下电流密度为81.33pA/pF, Y基因型为53.44 pA/pF,降低了34.28%。在低钾条件下,还原率达到78.5%。而且,无论钾水平如何,基因型Y的I-V曲线始终高于基因型W。这一结果首次表明了钾离子的跨膜转运效率+低钾胁迫下通道减弱;其次,不考虑钾含量,钾+通道内向电流强度W基因型始终强于Y基因型,这是两种烤烟钾吸收和转运能力差异的来源之一。

图2
figure2

向内的电流K+不同钾水平下烤烟根细胞通道的研究。一个.在- 130 ~ -10 mV (20 mV步进)的膜电位范围内记录电流,保持电位为- 52 mV;b.向内的电流K+钾供应正常的通道;c.钾供应正常时I-V曲线反映的电流幅值;d.向内的电流K+低钾胁迫通道;e.低钾胁迫下I-V曲线反映的电流幅值

净K的响应+钾胁迫下烟草下胚轴的通量

实验数据表明,当外部环境中K浓度发生变化时,净K的上升和下降的对比+烟草下胚轴横切面的通量也发生了变化。在+K处理中,平均净K+下胚轴横切面的枝到根通量为1782.72 pmol cm−2年代−1,是根冠比的1.59倍(图2)。3.a).此外,个体净K向上和向下无显著差异+各接枝组合之间的通量(图3)3.b).为了明确K的相对方向+不同K水平下长途运输的运动量,减去向下的净K得到的值+向上净K通量+通量被定义为相对K+通量密度。相对K+在+K处理下,各处理的通量强度在整个测量期间均为负值,说明K+在烟叶中,当钾供应充足时,植株倾向于从茎部向根部移动(图2)。3.c).在-K处理中,K+各嫁接组合从根到茎的通量在整个测量期内均较为稳定,且各嫁接组合间差异不显著。然而,K的速率+试验开始后,随着砧木的增加,W处理从茎部到根部的通量迅速下降,5 min后逐渐稳定。以Y为砧木的处理,K值显著高于对照处理+下降16 min后通量稳定(图2)。3.d).平均净K+下胚轴横切面向根的流出量为373.45 pmol cm−2年代−1,为根冠比的52.3%。同时,净K+以W为砧木处理的茎部到根部的通量显著低于以Y为砧木处理(图2)。3.e).与+K处理相反,相对K+在-K处理下,各处理的通量强度在整个测量期间均为正,说明K+当钾供应不足时,烟草植株倾向于从根向茎部移动(图2)。3.f)。

图3
图3

嫁接对净钾的影响+烟草下胚轴的通量。烟草嫁接组合包括未嫁接烟草W(五丰2号)和Y(云烟87),嫁接烟草Y/W (Y嫁接到W上)和W/Y (W嫁接到Y上)。一个净K+正常钾浓度(5 mmol L)下胚轴的通量动力学−1)超过20分钟。净K+茎部横切面的通量构成韧皮部向下的离子流,定义为“茎到根”,而净K+根横截面上的通量构成木质部向上的离子流,定义为“根到茎”。对于所有离子通量测量,符号惯例是“内流正”。” (b)平均净K+正常钾水平(5 mmol L)下胚轴的通量−1)超过20分钟。不同的大写和小写字母表示显著差异(P< 0.05)。(c)相对K+正常钾水平下的通量(5mmol L)−1)。相对K+通量的计算方法是用向上的离子电流减去向下的离子电流。数值象限表示K相对通量的方向+.(d)净K+钾饥饿(0.5 mmol L)下胚轴的通量动力学−1)超过20分钟。(e)平均净K+钾饥饿下胚轴通量(0.5 mmol L)−1)超过20分钟。(f)相对K+缺钾通量(0.5 mmol L)−1

缺钾对钾习得的影响+烟草根

根据K的数据分析+烟草品种W和Y对环境低钾胁迫的耐受策略存在显著差异。在+K处理中,平均净K+根分生组织W的内流量为549.05 pmol cm−2年代−1经氯化铯(一种钾离子通道抑制剂)预处理后,两根烟根的净钾含量均显著降低+两种处理的内流量均显著低于未添加抑制剂的砧木。除此之外,平均净K的下降+W根的内流率为52.6%,而y根的内流率仅为37.5%+- atp酶抑制剂),对净K值无显著影响+与原始砧木相比,两种处理的根系内流(图2)。3.a和b)。在-K处理中,平均净K+根分生组织中W的内流量仍显著高于y。然而,当涉及特异性抑制剂时,情况与+K处理不同。氯化铯显著降低了K+W根分生组织的通量,而Y根分生组织的通量无显著影响(图2)。4c和d)。而正钒酸盐对净钾有显著影响+两种烟草砧木的通量,Y的下降幅度更大(降幅比W大15.4%)。

图4
装具

净K+不同K浓度下,加或不加抑制剂的初生根分生组织通量(W:烟草五峰二号;Y:烟叶云烟87;CC:氯化铯,钾离子通道抑制剂;OV:原钒酸盐,质膜H+腺苷三磷酸酶抑制剂)。一个净K+正常钾水平(5 mmol L)下根分生组织的通量动力学−1)。对于所有离子通量测量,符号惯例是“内流正”。” (b)平均净K+正常钾水平(5 mmol L)下根分生组织的通量−1)。不同的小写字母表示显著差异(P< 0.05)。(c)净K+0.5 mmol L缺钾条件下根分生组织的通量动态−1)。d平均净K+0.5 mmol L缺钾对根分生组织通量的影响−1)。不同的小写字母表示显著差异(P< 0.05)

嫁接对钾吸收和转运相关基因表达的影响

qRT-PCR结果显示SKORAKT2钾亏缺显著提高了烟草植株的叶绿素含量。如图3所示。5在正常供钾水平下,以W为砧木组的转录水平显著高于以Y为砧木组。在K饥饿下也观察到类似的情况。的表达水平SKORAKT2钾缺乏时,W/Y处理显著高于Y处理,但不显著低于W和Y/W嫁接处理。

图5
figure5

基因的相对表达量(a。SKORb。AKT2),与两种钾供应条件下烟草对钾的吸收和转运有关。烟草嫁接组合包括未嫁接烟草W(五丰2号)和Y(云烟87号),嫁接烟草Y/W (Y嫁接到W上)和W/Y (W嫁接到Y上),不同的大写字母表示差异显著(P< 0.05),低于正常钾水平(5 mmol L−1),小写字母表示差异显著(P< 0.05)−1

讨论

缺钾改变了钾的分布趋势+在烟草

同一作物品种的不同基因型有时在养分吸收和转化方面存在很大差异。嫁接可以有效地利用这一特性,将营养高效的砧木与目标接穗结合起来,提高作物品质和产量[20.212223]。在烟草中,嫁接可以影响多种营养物质的吸收[2425]。在本研究中,W烟叶不仅全钾含量优于Y烟叶,而且以W作为砧木时,其性能也有所提高。无论是正常供钾还是缺钾,W基因型烟草砧木植株的钾含量均显著高于Y基因型植株。结合我们之前的研究[19],嫁接不仅改善了烟草的生长,而且与未嫁接的原品种相比,Y基因型烟草的全株钾含量也有所提高。实验中另一个有趣的发现是K的分布+在缺钾条件下,烟草植株的光合特性发生了变化。无论钾供应水平如何,根中的钾含量通常是整个植株中最高的。然而,烟草植株更愿意保留K+在缺钾条件下,将其输送到根部,这是烟草植物耐受钾胁迫的机制之一。此外,这种趋势在W和Y/W嫁接组合中更为明显。当植物芽部对养分的需求增加时,通过韧皮部输送到根系的养分浓度降低,作为反馈信号,促进了根系对离子的吸收速率。同样,当茎部对养分的需求减少时,韧皮部中循环的养分浓度增加,抑制了根对相应离子的吸收[2627]。

两个基因型烤烟的差异+根细胞中的通道电流

K+通道蛋白是目前研究最多的通道蛋白家族。一般认为,具有6个跨膜结构域(S1-S6)的S4是跨膜电压信号受体[5],这可以刺激通道的打开。而S5和S6之间的环状结构由于其高度的守恒性,负责离子的跨膜交叉。激振器家族可分为三种类型:向内整流,向外整流和弱向内整流,取决于电压依赖性和K+运输的方向。第一个人参与了这个实验[28]。K的驱动力+,在K中以被动扩散的形式传递+通道,是由膜之间产生的电位差和质子泵出膜。外界环境的变化,尤其是非生物胁迫因素的变化,会引起植物的应激反应。这不仅增加了钙调素水平,而且加速了多胺和活性氧(ROS)的代谢,同时抑制了K的内向电流+渠道(29]。实验数据表明,低钾胁迫会降低K向内电流密度+通道,但不同基因型烤烟的衰落并不一致。向内的电流K+低钾胁迫对Y基因型烤烟通道的影响更大。然而,K的向内电流密度+无论钾水平如何,W基因型烤烟根系通道均高于Y基因型烤烟。NKT1是一个内在纠偏的K+介导K的通道基因+烟草细胞中Shaker-like家族表达的摄取[30.]。在我们之前的研究中发现,低钾水平可以诱导该基因的下调表达[19]。这与这次实验的结果相符。通过减少不必要的消耗,激活更有效的钾转运途径(如钾转运蛋白)可能是钾效烤烟应对钾亏缺的策略之一。

净K+下胚轴和根分生组织横切面的通量

K+从根表面横向运输到薄壁细胞,从根通过木质部运输到茎部[31],而韧皮部循环K+回到根源。K+韧皮部和木质部的运输受植物各组织中钾浓度的调节[32]。实验数据表明,净K+通过韧皮部输送到根部的通量大于净K+在+K处理下,通过木质部向茎部输送通量。在-K处理的情况下,情况正好相反。净K+“根到茎”的通量大于“茎到根”的通量。这一现象印证了上述关于K的分布规律的结论+在不同钾水平下在K亏缺下,向下净K所需的时间+砧木相同,接穗不同,减少到稳定状态的通量相同。但当砧木不同,接穗相同时,净钾下降所需的时间+减少到稳定水平的通量是不一致的(以W为砧木的处理在5分钟稳定,而以Y为砧木的处理需要16分钟)。这说明烟草植株对外部环境钾浓度变化的感觉机制是由砧木而不是接穗主导的。这种感觉机制主要来源于细胞膜上电位的变化,这是异常敏感的,通常在环境钾水平下降的几分钟内观察到[3334]。研究表明,产生上述潜在变化的主要有两种受体,其中包括K+Shaker家族的通道基因(由AKT1)及H+-PPase [7]。另外,向下净K所需的时间+以W为砧木的处理降至稳定水平的通量小于以y为砧木的处理。这说明在钾胁迫下,W基因型烟草能更快地改变植株钾的分布格局,并通过减少根内钾的循环来维持茎部正常的钾水平。W基因型烟草对钾胁迫的快速响应能力通过嫁接传递给Y基因型烟草,从而使其对钾缺乏的响应更好。

高亲和转运系统(HATS)和低亲和转运系统(LATS)是植物吸收钾的两种途径+源自根与土壤的界面[35]。从实验数据可以明显看出,K的吸收率+在不加抑制剂的情况下,W基因型烟草根分生组织中叶绿素含量显著高于Y基因型烟草。用特异性抑制剂进行的实验表明,显性K+在正常钾供应水平下,两种烟草砧木的吸收模式均为依赖钾离子通道的LATS。K+当K亏缺时,W砧木的吸收方法由LATS和HATS同时操作。HATS的运输量较大,但与LATS的差异不显著,说明K+吸收体系在K胁迫下同样重要。此外,K+缺钾条件下,Y型砧木根分生组织以HATS吸收为主,而LATS吸收受到抑制。膜电位的变化可以作为植物对缺钾的响应信号。当外源K的浓度+低时,质膜超极化激活K通道。反之,当外源K+高时,质膜去极化。本研究结果表明,在W基因型中,K通道蛋白和转运蛋白在应对K胁迫中起着同样重要的作用,而在y基因型中,只有转运蛋白起主导作用,这是K基因型差异的原因之一+两个烟草品种间的吸收。在耐盐南瓜砧木中也发现了类似的发现[36]。

钾转运途径相关基因表达分析

K+频道族[5],高亲和转运蛋白家族[37],共转运蛋白家族[38]、反向转运蛋白家族和能量供应的质子泵基因[39]参与调控烟草对钾的吸收和转运过程。在英国+通道基因家族;SKOR负责向外流动的K+源自木质部,和AKT2参与了K的装卸+在韧皮部。前者负责K的出港整流运输+,而后者负责弱向内纠偏输运[30.]。研究表明,AKT2缺失突变会使韧皮部细胞的细胞膜电位降低,影响组织中蔗糖的浓度[40]。在转录调控方面,AKT2不仅受到光磷酸化的影响,还受到营养胁迫的诱导。缺钾可导致AKT2小麦根细胞中钾离子的激活+通道。低钾水平对SKORAKT2与拟南芥相反[4142]。在本实验中,钾水平和嫁接对转录表达均有影响。表达上调SKORAKT2在低钾胁迫下,烟草可以提高钾的转运效率+通过激活更多的K+处理低钾胁迫的茎部通道。值得注意的是,W/Y嫁接组合在-k处理下的表现表明,这种调控可以通过信号物质在砧木和接穗之间传递。

结论

以钾效基因型烟草“五峰2号”为砧木嫁接,可以激活更多的钾+频道在拍摄“云烟87”。这意味着一个更活跃的K+周期、茎部钾含量高,嫁接烟草对低钾胁迫信号响应快。此外,嫁接还可以改变K值+烟根吸收模式由HATS主导转变为HATS和LATS共同负责,大大提高了K+低钾胁迫下根表面的跨膜运输。这些无疑是嫁接烟草在低钾胁迫下表现更好的原因。然而,嫁接烟草的这些优势是基于对低钾胁迫信号的快速反应。因此,为了深入了解移栽烟草对低钾胁迫的信号通路,分析移栽烟草中差异表达基因和差异积累代谢物的共表达将是我们下一步需要做的工作。

方法

植物材料和处理

试验在重庆市农业科学院温室(29°36'N, 106°29 ' e)进行。普通品种‘云烟87’(n .烟草云南烟草研究所,中国)和k型基因型烟草“五峰2号”(烟草本研究采用的是中国湖北省宜昌烟草公司的烤烟。为保证嫁接成功率,砧木种子应在接穗前7天播种。当砧木幼苗长出6 ~ 8片真叶时,选择“劈接”嫁接。当嫁接植株长出新叶后,将植株移栽到水培箱中,每个容器种植12株幼苗。水培营养液配方与前人研究[19]。试验时采用气泵通过软管向每个容器供氧,供烟苗供氧。在平均光合光子通量密度(PPFD)为300 μmol m的日光灯下,在22.5℃、16 h光照/8 h暗循环下生长−2年代−1在温室里。相对湿度为60 ~ 95%。

试验采用两个钾水平:+K,充足供应(5 mmol L)−1-K亏缺(0.5 mmol L)−1),使用K2所以4作为物质源来调节不同的钾水平。此外,试验采用五风2号(W)、W/Y (W接Y)、云烟87 (Y)和Y/W (Y接W) 4个接枝处理。8个处理重复6次,每个重复12株。每隔4天更换一次溶液。

烟草中钾含量的测定

烟草植株在子叶以下的下胚轴处切成两段。子叶以上的茎被定义为“芽”,而子叶以下的茎被定义为“根”。采用火焰原子吸收光谱仪测定干燥样品中的K含量(Varian AA-220FS, Thermo Fisher Scientific, USA),如前所述[43]。

根细胞K+通道内电流测量

移栽15 d后,收集W和Y基因型烟草的纤维根,用去离子水冲洗,切成5 mm的节段。将处理后的样品转移到1 ml酶解液(1%纤维素酶,0.15%果胶酶,0.8 mol L-1甘露醇,细胞洗涤液,pH 5.5-6.0)中,摇摇2 h,转速70 rpm,温度28℃。酶水解物用200目过滤器过滤,并用细胞洗涤液在黑暗条件下冲洗两次。收集滤液,100 rpm离心5min,取下上清,重复2次。沉积物是原生质样本。

选择合适的硬薄玻璃管,用两步法在拉丝仪(日本Narishige)上拉丝并抛光。尖端内径约0.5-1 μm,注入细胞内液[100mmo1 L]−1谷氨酸钾,2mmol / L−1氯化镁,0.1 mmo1 L−1氯化钙,10mmo1l−14-羟乙基哌嗪乙烷磺酸,1.1 mmo1 L−1乙二醇双(2-氨基乙醚)四乙酸,2mmo1l−1三磷酸腺苷,pH 7.2。甘露醇调节渗透压至800 mmol / kg−1]。电极的电阻为5-8 MΩ。将原生质体转移到含有2ml细胞外液(1mmo1l)的样品池中−1氯化钙,10mmo1l−1谷氨酸钾,5mmo1l−12-morpholine乙磺酸,4mmo1l−1氯化镁,pH 6.0。甘露醇调节渗透压至900毫摩尔/千克−1)。在玻璃微电极尖端与质膜之间形成高阻密封(电阻1-5 GΩ)后,开始对电极内腔施加负压。在刺激过程中,电压从−130 mV到−10 mV去极化,每级20 mV,持续时间2 s,频率0.2 Hz。利用Axopatch-200B膜片钳放大器、数据采集卡和Pclamp 6.0软件记录电流信号和膜电容。采集过程在室温(25±1℃)恒定。采用通道电流密度测量各处理的全电池电流强度(pA/pF,电流与电池电容之比),并通过I-V曲线分析电流幅值。

K的测量+烟草下胚轴横切面的通量

选取+K处理下每个嫁接组合的6株进行净钾测定+-采用无创微检测技术(NMT系统BIO-IM);Younger Corp, Amherst, MA, USA), ASET 2.0 (Sciencewares, Falmouth, MA, USA)和iFluxes 1.0 (YoungerUSA, LLC, Amherst, MA, USA)软件[4445],如前所述[46]。净K+通量由菲克扩散定律计算[47]。

半数植株用0.5 mmol L处理−1K2所以4测量前2 h,观察各嫁接组合在K胁迫下的短期反应。烟草植株在子叶以下的下胚轴处切成两段,然后用皮带固定在测量液中。下胚轴横切面立即在0.1 mmol L的测定液中孵育−1CaCl20.3 mmol L−12-乙磺酸(MES), pH值6]平衡30分钟。然后将平衡后的样品转移到充满含有0.5 mmol L溶液的测量室−1K+或5毫摩尔升−1K+.电极固定在横切面的中心。净K+在实验条件下测量20分钟的通量,以减少波动引起的可变性。每株植物测量一次。

K的测量+根分生组织的通量

这个试验只涉及根部对营养物质的吸收。因此,本试验仅选用未嫁接烟草W(五峰2号)和Y(云烟87号)。测量部位为根分生组织。为了阐明K的可能影响+通道和质膜H+- atp酶化合物在K+吸收,净K+应用正钒酸盐(一种特异性的PM H抑制剂)后,监测根分生组织的通量+atp酶(48和氯化铯,这是一种K通道阻滞剂。其余的测量方法与K的测量结果一致+烟草下胚轴横切面的通量。

总RNA提取和实时定量PCR

从未嫁接烟草和嫁接烟草的茎中提取总RNA (SKORAKT2)用TRIzol试剂(Invitrogen, ThermoFisher, USA)根据制造商的说明。以总RNA 1 μg在20 μ l反应体系中结合oligo (dT)-18作为引物和M-MuLV逆转录酶(TaRaKa, Japan)合成第一链cDNA。qRT-PCR (ABI 7900HT, Applied Biosystems, USA)采用LightCycler480 SYBR Green I Master试剂盒进行检测。每个样品的分析至少重复三次。基因特异性引物采用Primer premier5.0软件设计,引物汇总见表1.通过熔点曲线分析,各引物均具有较高的特异性。PCR产物用2−ΔΔCt方法(49]。

表1用于qRT-PCR分析的引物

统计分析

所有研究数据均以6个重复±sd的平均值表示。采用SAS Version 9.3 (Statistical Analysis System Institute Inc., Cary, NC, USA)软件进行二因子方差分析,确定嫁接对烟草的影响。采用Duncan’s多极差检验比较处理间的显著性差异(P< 0.05)。

数据和材料的可用性

在当前研究中使用和/或分析的数据集可根据通讯作者的合理要求提供。

缩写

AKT2

烟草钾通道akt2 /3样

SKOR

烟草Stelar K+外在的整流器

qPCR:

实时定量PCR

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致谢

感谢重庆市二维材料研究所为膜片钳电生理分析提供的技术支持。

资金

国家自然科学基金项目(31660599、41661052)资助。资助者在研究设计、数据收集和分析、发表决定或手稿准备方面没有任何作用。

作者信息

从属关系

作者

贡献

WH, QD参与了审判的执行。LJ进行膜片钳电生理分析。WH和JZ进行统计分析。是谁起草的手稿。XJS发起项目,并对稿件的编辑修改提出建议。所有作者都阅读并批准了最终的手稿。

相应的作者

对应到小石

道德声明

伦理批准并同意参与

不适用。

发表同意书

不适用。

相互竞争的利益

作者宣称他们没有竞争利益。

额外的信息

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引用本文

胡伟,迪强,张军。et al。嫁接烟草对低钾胁迫的响应。BMC Plant Biol20.286(2020)。https://doi.org/10.1186/s12870-020-02481-6

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关键字

  • 嫁接
  • 烟草
  • 钾的压力
  • K+通道电流
  • 净K+通量