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New Phytol陈少良：盐胁迫下哈蒂氏网在外生菌根改善中的作用

作者：旭月（北京）科技有限公司 2020-12-17T15:20 (访问量:2790)

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基本信息

主题：盐胁迫下哈蒂氏网在外生菌根对植物**盐吸收改善中的作用

期刊：New phytologist

影响因子：8.512

研究使用平台：NMT植物-微生物互作创新科研平台

标题：Amelioration of nitrate uptake under salt stress by ectomycorrhiza with and without a Hartig net

作者：北京林业大学陈少良、撒刚、邓晨

检测离子/分子指标

NO₃^-，H⁺

检测样品

银灰杨根

中文摘要

盐胁迫是阻碍杨树吸收氮素营养的重要环境因子。本文描述了盐度对外生菌根中质子驱动的**盐流速的影响以及哈蒂氏网对**盐吸收的重要性。研究采用两种卷边网褶菌（Paxillus involutus）菌株进行根部定殖：一种是MAJ，形成典型的外生菌根结构（地幔和哈蒂氏网），一种是NAU，定殖根具薄而疏松的菌丝鞘。将真菌定殖和非定殖的银灰杨（Populus canescens）用NaCl处理后，检测根表面pH、NO₃^-流速、**盐转运蛋白（PcNRT1.1、1.2、2.1）和质膜H⁺-ATPase（PcHA4、8、11）的转录。不论是否存在哈蒂氏网，菌株定殖都能增强根系NO₃^-的吸收，降低表面pH值并刺激宿主植物的NRTs和HA4。在盐胁迫下，未定殖的根部表现出较强的净NO₃^-外排，而真菌定殖对根表面pH和H⁺-ATPase的有益作用避免了NO₃^-的损失。在所有条件下，抑制H⁺-ATPases可消除NO₃^-内流。研究发现，刺激H⁺-ATPase对于外植体对NO₃^-吸收的有利影响是至关重要的，而哈蒂氏网的存在对于NO₃^-转运的改善并不是必需的。菌根可能会通过保持NO₃^-营养来促进宿主植物适应盐害环境。

离子/分子流实验处理方法

将银灰杨的根分别在有无P. involutus菌株（MAJ和NAU）的情况下接种30 d，然后再用0或100 mM NaCl处理24 h（短期，ST）或7 d（长期，LT）。

离子/分子流实验结果

由于¹⁵N跟踪确实揭示了运输的N化合物的身份，研究使用NMT技术来确定杨树在有无真菌定殖以及响应盐胁迫时的NO₃^-流速变化。NO₃^-的流速沿着根尖（100~2100 μm）在测试液中保持恒定（0.1 mM 低NO₃^-, 图2a）。NO₃^-流速的大小和方向明显受NaCl处理和真菌定殖的影响（图1a）。无菌根（non-mycorrhizal, NM）杨树的根尖表现出适度的NO₃^-吸收，而真菌定殖的根表现出7.4~11.8倍的吸收（图1a）。很显然，这种刺激不需要哈蒂氏网，因为与NM根相比，用MAJ或NAU定殖的根会使NO₃^-吸收增加（图1a）。此外，在盐胁迫下，真菌定殖的根保持了NO₃^-的净吸收，而NM根在短期和长期盐胁迫下显示出NO₃^-的净外排（图1a）。无论是对照还是盐处理，NAU和MAJ的纯菌株均表现出NO₃^-内流（图3）。

NO₃^-的吸收需要H⁺的协同运输，因此取决于外部环境的pH值。随后研究检测了NM和真菌定殖的根表面的pH值。沿NM根的pH值是稳定的（图2b），平均值为5.41（图1b）。真菌定殖导致根表面酸性更高，pH值范围为5.05~5.12（图1b, 图2b）。长期的盐胁迫导致NM植物的pH值明显上升至约pH值5.8（P<0.001）。在真菌定殖的植物中，盐处理也引起pH升高，导致根表面的pH值约为5.4，类似于NM对照根的pH值（图1b, 图2b）。盐诱导植物根系pH值的增加是由于根表面H⁺外排速率下降（图S5）。无论对照条件如何，或短期或长期盐胁迫，NAU的表面pH值与MAJ定殖的根的表面pH值没有差别（图1b）。

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