河南农大BMC Plant Biol：NMT发现麝香草酚促烟草排Na保K 为麝香草酚维持植物Na/K平衡提高植物耐盐性提供证据

转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟

2021 11 18

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基本信息

主题：NMT发现麝香草酚促烟草排Na保K 为麝香草酚维持植物Na/K平衡提高植物耐盐性提供证据

期刊：BMC Plant Biology

影响因子：4.215

研究使用平台：NMT烟草品质创新平台

标题：Thymol improves salinity tolerance of tobacco by increasing the sodium ion efflux and enhancing the content of nitric oxide and glutathione

作者：河南农业大学叶协锋、王静、宋佳倩、徐亮、王悦霖，湖北省中烟工业有限责任公司王鹏

检测离子/分子指标

K⁺、Na⁺

检测样品

烟草根、叶肉细胞

中文摘要

盐胁迫是影响烟草（Nicotiana tabacum）产量和品质最重要的非生物胁迫因素之一。麝香草酚（一种天然药物）因其具有抗菌、抗炎等作用而被广泛应用于医学研究。但麝香草酚对烟草根系生长的影响尚未完全阐明。本研究考察了不同浓度麝香草酚的调节作用。本研究采用组织化学染色和生化方法、非损伤微测技术（NMT）、qPCR等方法，研究麝香草酚对烟草幼苗耐盐性的影响及其提高机制。本研究结果表明，麝香草酚通过改善ROS积累、脂质过氧化和细胞死亡，从而缓解盐胁迫下根系的生长。此外，麝香草酚提高NO和GSH含量，抑制ROS积累，进一步保护细胞膜的稳定性。并且，麝香草酚提高了Na⁺外排和SOS1、HKT1、NHX1的表达，从而保护了Na⁺和K⁺的稳定性。本研究证实了麝香草酚在盐胁迫下对烟草的保护作用，并确定了其作用机制，包括抗氧化系统的动态调节和Na⁺稳态的维持。这可能是一种提高植物耐盐性的新方法。

离子/分子流实验处理

对照（C）

150 mM NaCl（S）处理12h

50 μM thymol（T）处理12h

150 mM NaCl+50 μM thymol（S+T）处理12h

离子/分子流实验结果

维持平衡的细胞质Na⁺/K⁺比值已成为一种关键的耐盐机制。实现这种稳态平衡需要Na⁺和K⁺转运体和/或通道的调节。使用NMT检测烟草根尖和叶片Na⁺和K⁺流速。研究发现盐诱导根尖Na⁺内流而麝香草酚引起Na⁺外排（图1a），表明麝香草酚促进根尖Na⁺的排出。对照条件下，烟草根部K⁺呈内流状态，盐胁迫后K⁺外排增加，加入麝香草酚后根部K⁺外排降低（图1b）。

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图1. 盐胁迫下麝香草酚对烟草幼苗根、叶Na⁺、K⁺流速的影响。正值代表离子外排，负值代表离子吸收。

其它实验结果

麝香草酚缓解盐诱导的烟草根生长抑制。
麝香草酚抑制盐胁迫下烟草根和叶中ROS的积累。
麝香草酚改善盐诱导的根和叶的脂质过氧化和细胞死亡。
麝香草酚提高了盐胁迫下烟苗体内NO和GSH含量。
在盐胁迫下，麝香草酚介导了Na⁺/K⁺在烟苗体内的运输。

结论

本研究通过组织化学检测、组织化学染色、qPCR检测、NMT等方法，验证麝香草酚对烟苗抗盐胁迫的保护作用。结果表明，施加麝香草酚提高了SOD、POD和CAT清除O₂^·-和H₂O₂的活性；从而维持了膜系统的稳定性，降低了烟草幼苗的细胞死亡。此外，通过促进亚硝基谷胱甘肽（GSNO）分解，清除ROS的过量积累，增加NO和GSH含量。此外，麝香草酚激活NtNHX1、NtSOS1和NtHKT1，分别导致Na⁺在液泡中滞留，促进Na⁺排斥，促进Na⁺向木质部和韧皮部转移，从而降低Na⁺含量，缓解盐胁迫下烟草的离子毒害。详细的分子机制尚不清楚，但这些结果对麝香草酚在耐盐方面的生理功能有一定的了解。