滲透脅迫后擬南芥根表皮細胞膨壓恢復中離子吸收的作用

注：滲透脅迫誘導的細胞膨壓和K+離子流的動力學變化。高滲處理導致膨壓快速下降，同時K+內流增加，膨壓在40min時恢復，K+內流減小。

       提高作物的抗旱是植物生理學家和農業生物技術人員長期面臨的挑戰。近年來提高作物抗旱的工作集中在轉基因研究中，但是目前還沒有報道說明轉基因作物在大田中能夠顯著提高作物的抗旱性。

       高滲脅迫（干旱）導致大量無機離子進入植物細胞，但是細胞膨壓恢復的直接證據一直以來很缺乏。科學家用非損傷微測技術和壓力探針技術同時測定了滲透脅迫下的擬南芥根表皮細胞離子流和膨壓的變化，發現在高滲脅迫（100/100mM的甘露醇/山梨醇處理）處理后，細胞膨壓從0.65 MPa快速下降到0.25 MPa。處理后的2-10min內啟動膨壓恢復，伴隨著K⁺、Cl^-和Na⁺吸收的大量增加。大多數細胞在脅迫后的40-50min內細胞的膨壓恢復了90%。結合電壓鉗和非損傷微測技術發現膨壓恢復的過程是由于電壓門控的K⁺轉運體在細胞質膜上的調節作用。

       這項研究通過非損傷微測技術直接獲得了細胞離子流的變化，這種變化和細胞膨壓的改變相關，為理解干旱的機理提供了證據。在將來的研究中，研究人員可以使用其他滲透調節物質處理，用非損傷微測技術研究離子流與滲透調節的作用，篩選提高植物抗旱性的物質。

關鍵詞：高滲脅迫（Hyperosmotic stress）；細胞膨壓（Cell turgor）；非損傷微測技術

參考文獻：Shabala SN, Lew RR. Plant Physiology, 2002, 129: 290–299.

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