基本信息

主题：NMT验证干旱胁迫促大麦叶片ABA增加调节保卫细胞排K⁺吸Ca²⁺介导气孔关闭

期刊：Environmental and Experimental Botany

影响因子：4.027

研究使用平台：NMT水旱胁迫创新平台

标题：In situ determination of guard cell ion flux underpins the mechanism of ABA-mediated stomatal closure in barley plants exposed to PEG-induced drought stress

作者：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所王耀生、李丽，哥本哈根大学刘福来

检测离子/分子指标

K⁺、Ca²⁺、H⁺

中文摘要（谷歌机翻）

    ABA通过影响保卫细胞内的离子转运来调节气孔运动，但目前还缺乏ABA介导的保卫细胞离子转运动力学的原位测量以及干旱胁迫下其他植物激素参与调节气孔开度的研究。本研究以野生型大麦Steptoe（WT）及其相应ABA缺陷型大麦突变体Az34为材料，用10%聚乙二醇（PEG）6000处理0、2、4、24 h或9 d，模拟短期和长期干旱胁迫。采用非损伤微测技术（NMT）原位检测保卫细胞内K⁺、H⁺和Ca²⁺流速。10% PEG处理2 h后，两种大麦基因型叶片ABA浓度（[ABA]_叶）均显著升高，24 h后达到最高。与对照组相比，PEG处理2 h后，两种基因型的Ca²⁺内流均显著增加，WT在处理4 h后达到最大值。短期干旱胁迫下，WT的[ABA]_叶的增加与K⁺外排速率和Ca²⁺内流速率的增加以及气孔导度的降低相一致，尽管叶片IAA、GA₃和ZR的浓度均在处理4 h时增加。PEG处理24 h后WT中保卫细胞的K⁺外排明显大于Az34。该结果阐明了ABA在介导保卫细胞离子转运中的作用，从而调节干旱胁迫下大麦的气孔运动。

离子/分子流实验处理

在大麦四叶期时，10% PEG6000胁迫0、2、4、24 h或9 d，以模拟短期和长期干旱胁迫。

与对照组相比，PEG处理2 h后，两种基因型保卫细胞的Ca²⁺内流速率均显著增加，WT在处理4 h后达到最大值（图1a）。PEG暴露后，WT保卫细胞的H⁺流速随着时间的延长逐渐从外排转为内流，而Az34保卫细胞的H⁺呈外排趋势（图2a）。两种基因型的保卫细胞K⁺外排速率在PEG处理的第2、4 h均下降，但在PEG处理的第24 h较对照处理相比有所增加。PEG处理24 h后，WT保卫细胞的K⁺外排速率明显大于Az34（图3a）。

随着PEG暴露时间的增加，WT叶肉细胞内Ca²⁺内流逐渐减少，Az34叶肉细胞内Ca²⁺由内流转向外排（图1b）。PEG处理后，WT中叶细胞的H⁺流速由外排转为内流，随着PEG暴露时间的增加，H⁺流入速率逐渐增加。在PEG诱导的短期干旱胁迫下，Az34叶肉细胞的H⁺内流速率显著增加（图2b）。此外，随着PEG暴露时间的延长，Az34叶肉细胞的K⁺外排速率增加，24 h后达到最大值，与对照组相比，WT的K⁺外排速率在PEG处理后24 h明显增加（图3b）。