鹽脅迫saltstrees及其生理

鹽脅迫saltstrees及其生理第1頁/共119頁目次1.鹽堿土與植物耐鹽性

1.1鹽堿土概念及度量指標(biāo)1.2分類及分布1.3植物耐鹽性2.鹽脅迫對植物的傷害

2.1生長抑制2.2光合下降、能耗增加2.3加速衰老3.植物的鹽適應(yīng)及其分子機(jī)理3.1拒鹽機(jī)理3.2鹽分區(qū)域化3.3滲透調(diào)節(jié)作用3.4碳代謝途徑的改變

第2頁/共119頁3.5鈣信使與植物的鹽適應(yīng)4.植物鹽適應(yīng)過程中的基因表達(dá)4.1有機(jī)滲透劑合成酶類基因4.2滲調(diào)蛋白基因4.3LEA基因及

ABA應(yīng)答基因4.4跨膜運(yùn)輸?shù)鞍准捌浠?.提高植物抗鹽性的途徑5.1種子處理5.2施肥5.3抗鹽品種的選育6.植物抗鹽性的測定6.1生理指標(biāo)及其測定6.2大田指標(biāo)及其測定第3頁/共119頁1.鹽堿土（alkalineandsaltsoil）

與植物耐鹽性(saltresistance)

1.1鹽堿土概念及度量指標(biāo)

鹽堿土:地表土層含大量可溶性鹽類的土壤（0.6~2%）

鹽土(saltsoil)---NaCl,Na2SO4占優(yōu)鹽土>

4ds/m

重鹽土>

15ds/m

堿土(alkalinesoil)---NaHCO3,Na2CO3

占優(yōu)

電導(dǎo)值第4頁/共119頁

常用度量土壤和水質(zhì)含鹽量指標(biāo):

１）25℃電導(dǎo)值(EC-electricityconductivity)

單位

ds/m,或

ms/cm

1ds/m=0.64g/L,11mmol/L(單價(jià)鹽NaC1為主土壤)

電導(dǎo)單位

S=1/Ω

姆歐(西門子)，

S太大ー常用毫或微西門子

1S

=103

mS

=

106

μS（μS/cm）２）鹽度:常用物理量

TDS(ppm)

(目前，已用mg/L或mg/kg代替ppm)

水電導(dǎo)率（EC值）和總鹽度（TDS）間關(guān)系：

Ecw(dS/m)×640=TDS(mg/L)

第5頁/共119頁1.2分類(classification)及分布(distribution)1978年，《中國土壤分類暫行草案》--南京兩大類：

濱海鹽土：沿海,呈帶狀分布。特點(diǎn)：表層和心底含鹽量高，表層1~8%,

NaCI為主，礦質(zhì)化度高

草甸鹽土：多在平原和盆地特點(diǎn)：鹽分多在表層1-2%，心底層僅0.1~0.3%,剖面分布為上重下輕

沼澤鹽土：呈零星分布（半漠境和漠境邊緣）特點(diǎn)：礦質(zhì)化度更高，表層鹽結(jié)殼，含鹽量35~75%

洪積鹽土：新疆天山南麓部分洪積扇和階地上特點(diǎn)：地面徑流帶來鹽分(NaCI為主)，2個(gè)以上積鹽層

殘余鹽土：西北漠境和半漠境地區(qū)

堿化鹽土：部分平原，盆地內(nèi)河流沖擊形成特點(diǎn)：碳酸鈉量高

鹽土第6頁/共119頁

草甸堿土：干旱和半干旱地區(qū)，分兩個(gè)土屬

草甸構(gòu)造堿土：有明顯層次，地面灰白色，表層富含有機(jī)質(zhì)的淋溶層，下層為堿化層，塊狀或核狀

瓦堿土：地表呈光板或撂荒地，僅存稀疏耐鹽堿植物，土壤可溶性量低（<0.5%）多碳酸鈉和碳酸氫鈉，pH

>9

草原堿土：多在內(nèi)蒙古高原干草原有一定植被，芨芨草，羊草等,含鹽量低于草甸堿土

龜裂堿土：

新疆準(zhǔn)葛爾盆地和寧夏銀川平原地表僅生長藍(lán)藻和地衣（季節(jié)性），不長高等植物，土壤表層有龜裂，下面有堿化層堿土第7頁/共119頁第8頁/共119頁千公頃第9頁/共119頁退化草地，水土流失嚴(yán)重第10頁/共119頁龜裂的鹽堿化土地第11頁/共119頁馬蘭第12頁/共119頁1.3%第13頁/共119頁第14頁/共119頁1.3植物耐鹽性（saltresistance）

1）

耐鹽性植物在鹽脅迫下維持生長、形成經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量或完成生活史的能力。

分三類

鹽生植物(halophyte)--70mmol/LNaCl,550種（220屬75科）淡(甜)土植物(glycophyte)--耐鹽性（<0.6%），絕大多數(shù)農(nóng)作物

過渡類型-----對鹽敏感植物

(柑橘，某些果樹)第15頁/共119頁國家和地區(qū)種數(shù)分布國家和地區(qū)種數(shù)分布種屬科種屬科全球1560550117中國42319966埃及803217阿拉伯1505522北美200

南美150

地中海1100

巴林島97

保加利亞115

世界主要國家和地區(qū)鹽生植物種類第16頁/共119頁

a鹽生代表植物：堿蓬屬，濱藜屬海濱堿蓬(Suaedamaritima):<250mmol/LNaCl,生長隨鹽濃度增加而增加;

>,隨鹽濃度增加而下降.

植物形態(tài)特征：

肉質(zhì)化,液泡積累鹽分,細(xì)胞質(zhì)中通過合成有機(jī)滲透溶質(zhì)以維持與液泡的滲透平衡。

b單子葉鹽生植物（多數(shù)）:

>70mmol/LNaCl，生長速率下降

部分：

600~800mmol/L，能夠生存

鹽腺----網(wǎng)茅屬植物；

無鹽腺----堿茅屬植物

（250mmol/LNaCl--不能生存）

形態(tài)上第17頁/共119頁（1）鹽腺下陥于表皮細(xì)胞層，基細(xì)胞較大，卵形，腺體具很強(qiáng)分泌功能(上）（3）鹽腺形態(tài)、功能介于二者之間，鹽腺在表皮細(xì)胞層中半下陥，基細(xì)胞較小，帽細(xì)胞呈泡狀，腺體具較弱分泌功能(

a).（2）鹽腺突起于表皮細(xì)胞層，基細(xì)胞小且細(xì)長，帽細(xì)胞細(xì)長呈長刺狀，腺體無分泌功能或只有很弱分泌功能（b,c,d,e,f,g)c禾本科植物鹽腺分3類：c禾本科植物鹽腺分3類：第18頁/共119頁植物的泌鹽腺現(xiàn)象五蕊檉柳（A）葉泌鹽現(xiàn)象和濱藜（B）葉面泌鹽腺體AB第19頁/共119頁2）鹽生植物對鹽脅迫的抗性

耐鹽性（salttolerance）+避鹽性（saltavoidance）3）抗鹽類型植物耐鹽而不避鹽植物耐鹽又避鹽植物避鹽而不耐鹽植物抗鹽性第20頁/共119頁4）中國鹽生植物生理類型

Breckle(1990,德國)分類系統(tǒng)

真鹽生植物（euhalopyte）---稀鹽植物，聚鹽植物

葉肉質(zhì)化~（leafsucculenteuhalophyte）

堿蓬屬（Suaeda）,濱黎屬（Atriplex）植物莖肉質(zhì)化~（stemsucculenteuhalophyte）

鹽穗木屬（Halostachys）,鹽爪爪屬（Kalidium），鹽角草屬（Salicornia）植物

泌鹽鹽生植物（recretohalophyte）---鹽腺泌鹽,囊泡泌鹽（泌鹽植物）補(bǔ)血草屬（Limonium），檉柳屬（Tamarix），獐毛屬（Aeluropus）等植物

假鹽生植物（pseudohalophyte）---選擇吸收，根或地上儲藏拒鹽植物

蘆葦屬（Phragmites），蒿屬（Artemisia），燈心草屬（Juncus）第21頁/共119頁檉柳第22頁/共119頁第23頁/共119頁梭梭第24頁/共119頁檉柳第25頁/共119頁第26頁/共119頁鹽分?jǐn)z取，儲存和分泌分類的鹽生植物類型第27頁/共119頁2.鹽脅迫對植物的傷害滲透脅迫鹽脅迫離子毒害離子不平衡或營養(yǎng)缺乏

植物生長受抑制光合下降,能耗增加,加速衰老

植株死亡（碳饑餓）第28頁/共119頁2.1生長抑制----鹽漬響應(yīng)最敏感的生理過程

鹽逆境中植物幾分鐘后,生長速率下降

（下降程度與根際滲透壓呈正比）

NaC1脅迫--可被CaC12

緩解

（說明：滲透效應(yīng)也有離子效應(yīng)）第29頁/共119頁研究熱點(diǎn)之一：

生長抑制機(jī)制

細(xì)胞擴(kuò)展生長過程始于胞壁松弛，膨壓及細(xì)胞水勢下降，水分進(jìn)入細(xì)胞水勢上升,胞外溶質(zhì)進(jìn)入胞內(nèi),造成滲透勢下降及膨壓上升,當(dāng)膨壓超過屈服閾值膨壓(yieldthresholdturgor)后，細(xì)胞不可逆擴(kuò)展。

細(xì)胞擴(kuò)展生長決定三因素：

膨壓大小壁松弛胞內(nèi)溶質(zhì)不斷積累第30頁/共119頁壁松弛基礎(chǔ)：

壁多糖裂解,IAA或酸誘導(dǎo)木葡聚糖和果膠多聚體降解,加速生長。

NaCl抑制葡萄糖合成壁多糖，降低胞壁多糖含量,增加壁蛋白和芳香族化合物含量（阿魏酸含量最高--與壁延伸有關(guān)）。阿魏酸單體由細(xì)胞壁中的過氧化物酶催化,在多糖鏈間形成二阿魏酸橋交聯(lián)。蛋白質(zhì)束(proteinstrands)間還形成異二酪氨酸或三酪氨酸橋交聯(lián)，鹽脅迫增強(qiáng)璧多聚體氧化交聯(lián)潛勢,抑制細(xì)胞生長。第31頁/共119頁研究熱點(diǎn)之二：

逆境信號傳感干旱---控制小麥葉片的伸展（可能信號—植物激素）如ABA增加，GA,CTK下降鹽脅迫----小麥植物體內(nèi)ABA含量上升,外源ABA抑制葉片生長,導(dǎo)管中ABA濃度與葉生長速率呈負(fù)相關(guān)。ABA對根系生長影響復(fù)雜：

低水勢下，根中ABA積累是維持其初生根生長的必

需條件，可能涉及ABA對生長區(qū)細(xì)胞玉米離子運(yùn)輸?shù)恼{(diào)節(jié)和誘導(dǎo)基因表達(dá)的改變

高水勢下，抑制根系生長

第32頁/共119頁鹽脅迫抑制種子萌發(fā)主要原因

降低水解酶活性（α-淀粉酶）

α-淀粉酶--含Ca2十蛋白,在糊粉層細(xì)胞粗內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成,經(jīng)高爾基體向胞外分泌。酶活化至少需結(jié)合1原子Ca2十

,改變酶三級結(jié)構(gòu)

GA促進(jìn)Ca2十吸收,提高細(xì)胞質(zhì)中Ca2十濃度,并活化定位于ER的Ca2十-ATPase,增加CaM水平,促進(jìn)胞質(zhì)中Ca2十向ER中運(yùn)輸。鹽脅迫作物種子α-淀粉酶活性

--區(qū)別植物耐鹽性依據(jù)之一

外源Ca2十和

GA--增加種子K十積累,減少Na+積累

提高α-淀粉酶活性

緩解鹽抑制種子萌發(fā)的效應(yīng)第33頁/共119頁2.2光合下降、能耗增加1）光合作用下降短期鹽脅迫--葉片葉綠素和葉綠體膜蛋白含量下降,

氣孔導(dǎo)度下降較長期鹽脅迫--

葉肉導(dǎo)度和光合面積下降（主因）葉肉阻力增加原因----離子濃度增加

鹽脅迫下葉片Na+,Cl-濃度過高,雖K+,Ca2+含量下降,但陽離子總量明顯升高

。

Cl-

濃度與光合抑制相關(guān)關(guān)系R2=0.92427

減少鹽離子（Cl-）在光合細(xì)胞中積累,有利于提高植物耐鹽性

耐鹽大麥：Cl-累積在葉鞘，不在葉片（表皮>葉肉），Na+分配不均一性沒有Cl-

明顯(選擇吸收運(yùn)輸Na,K，減輕對地上部傷害)第34頁/共119頁2）能量消耗

逆境生長需額外耗能鹽誘導(dǎo)維持呼吸--maintenancerespiration,Rm

包括合成有機(jī)滲透溶質(zhì)、離子主動吸收運(yùn)輸、區(qū)域化分配、以及鹽誘導(dǎo)的代謝變化所消耗的能量。

Rm=非鹽脅迫下基礎(chǔ)維持呼吸+鹽誘導(dǎo)維持呼吸

植物鹽誘導(dǎo)Rm峰值---出現(xiàn)早晚決定于植物耐鹽性

生長于-0.5MPaNaCl蒼耳屬植物,

鹽誘導(dǎo)Rm消耗約占植物干物質(zhì)積累

25%第35頁/共119頁2.3加速衰老鹽分促進(jìn)衰老機(jī)理--可能是對膜系統(tǒng)和酶類的直接傷害、活性氧傷害以及質(zhì)外體鹽分積累導(dǎo)致的滲透效應(yīng)。1）對膜和酶類的直接傷害大豆葉片：

0~200mmol/L

NaCl處理后,細(xì)胞溶質(zhì)外滲值與處理鹽濃度成正比。滲透濃度相同時(shí),NaCl處理的溶質(zhì)外滲率顯著大于山梨醇。

細(xì)胞質(zhì)中高濃度陽離子抑制酶蛋白合：mRNA翻譯適宜濃度:100~120mmol/L;翻譯終止:>180mmol/L

第36頁/共119頁置換質(zhì)膜和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)所結(jié)合的Ca2+，膜所結(jié)合離子中

Na+/Ca2+比增加,膜結(jié)構(gòu)完整性及膜功能改變,促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)K+,磷和有機(jī)溶質(zhì)的外滲,細(xì)胞K+/Na+下降,抑制液泡膜

H十-ppase(焦磷酸酶)活性和胞質(zhì)中H十跨液泡膜運(yùn)輸,跨液泡膜的

pH梯度下降,液泡堿化,不利Na+在液泡內(nèi)積累,并且還誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉等。

外源

Ca2+--緩解NaCl脅迫效應(yīng)高濃度NaCl第37頁/共119頁2）活性氧傷害植物細(xì)胞中氧濃度最高,葉綠體和線粒體電子傳遞鏈中泄漏電子都可能與02

反應(yīng)生成

O2·-，H202

和·OH-.

光下，葉綠素分子可將其激發(fā)能傳遞給02而生成102；

鹽脅迫下，植物的光能利用和

C02

同化受抑制,促進(jìn)活性氧生成和脂質(zhì)過氧化,并對蛋白質(zhì)和核酸等造成損傷。水稻,大麥,小麥幼苗:鹽脅迫下，葉片細(xì)胞膜泄漏率增加與脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物--丙二醛(MDA)含量增加呈極顯著正相關(guān),且與耐鹽性基因型密切相關(guān)。高鹽下，植物葉片活性氧大量積累可能與CAT活性下降有關(guān),保持高水平的

SOD和

POD

活性是自然鹽漬生境中鹽生植物生存所必需。第38頁/共119頁

3）滲透效應(yīng)

無排鹽結(jié)構(gòu)植物,當(dāng)根系向葉片輸送鹽分大于葉肉細(xì)胞對離子的吸收時(shí),鹽分在細(xì)胞壁中積累,細(xì)胞失水,加速衰老進(jìn)程3.植物的鹽適應(yīng)及其分子機(jī)理植物對滲透脅迫與離子脅迫的耐性相互排斥

吸鹽型植物--緩解滲透脅迫,減少能耗；但易破壞細(xì)胞內(nèi)離子平衡,引起離子毒害和必需元素缺乏。

許多鹽生植物是吸鹽型植物,進(jìn)入體內(nèi)鹽分經(jīng)細(xì)胞層次的區(qū)隔化分配,積累于液泡,細(xì)胞質(zhì)中主要以小分子有機(jī)溶質(zhì)如甜菜堿，脯氨酸,以及

K+等維持滲透勢的平衡

第39頁/共119頁拒鹽型植物--避免離子效應(yīng),但易導(dǎo)致滲透脅

迫對細(xì)胞傷害（多數(shù)淡土植物）。通過對鹽分吸收的適度控制,鹽分在不同器官、組織和細(xì)胞層次上不均一分配的協(xié)同作用,以及地上部鹽分通過韌皮部向地下部的運(yùn)輸?shù)葋砭S持地上部,特別是光合細(xì)胞中相對較低鹽分濃度。

通常每種植物兩種機(jī)制共存第40頁/共119頁

3.1拒鹽機(jī)理---降低地上部鹽濃度耐鹽品種

水稻--葉中Na+，K+總量較低,K+/Na+

較高

小麥--葉K+/Na+高,與K+向地上部選擇性運(yùn)輸較強(qiáng)有關(guān).大麥--葉Na+，Cl-含量低（根系對Cl-吸收較低,且Na+

存于根中較多,向地上部運(yùn)輸較少）。耐鹽蘆葦特點(diǎn)：

限制Na+向地上部運(yùn)輸,即使在500mmo1/LNaCl

鹽度下,其葉滲透溶質(zhì)也主要是

K+,C1-和蔗糖,

Na+還不到10%.

第41頁/共119頁蘆葦?shù)?2頁/共119頁1）根系對離子選擇吸收和排鹽（selectiveabosorption）

根系-----Na+、Cl-等離子進(jìn)入屏障質(zhì)外體運(yùn)輸---阻止(內(nèi)皮層凱氏帶木栓化)共質(zhì)體運(yùn)輸---受表皮、皮層或內(nèi)皮層細(xì)胞質(zhì)膜控制根系的選擇吸收,使共質(zhì)體中K+濃度比質(zhì)外體或土壤溶液中高50~200倍

。

質(zhì)膜H+-ATPase活性、

陽離子通道對不同離子的通透性、

耗能

K+/H+共運(yùn)輸

以及

Na+/H+逆向運(yùn)輸?shù)冗^程

決定植物根系對離子選擇性第43頁/共119頁質(zhì)膜

ATPase(高等植物,酵母原生質(zhì)膜主要成分)由于在其催化循環(huán)中經(jīng)受磷酸化反應(yīng),被稱為

P-型

ATPase,最適

pH6.6

抑制劑----釩酸鈉、

DCCD(二環(huán)己基碳二亞胺)等。

功能：驅(qū)動質(zhì)子排出質(zhì)膜,建立跨膜

pH梯度和電勢差（質(zhì)子驅(qū)動力）,為溶質(zhì)跨膜運(yùn)輸(次級運(yùn)輸)提供動力。

NaCl調(diào)節(jié)編碼質(zhì)膜

ATPase的基因表達(dá),且在鹽生植物體內(nèi)的反應(yīng)更快。

鹽脅迫下植物細(xì)胞中由于

Na+

積累,細(xì)胞質(zhì)酸化,促進(jìn)質(zhì)膜

ATPase活性。第44頁/共119頁

通道：允許離子跨膜迅速擴(kuò)散,受膜勢調(diào)節(jié);

載體：溶質(zhì)通過載體的運(yùn)輸要慢得多單向運(yùn)輸(uniport)共運(yùn)輸(symport)逆向運(yùn)輸(antiport)

礦質(zhì)元素吸收----逆濃度梯度

（通過質(zhì)膜的運(yùn)輸?shù)鞍走M(jìn)入根細(xì)胞）

次級運(yùn)輸系統(tǒng)第45頁/共119頁

目前已知兩個(gè)K+吸收運(yùn)輸系統(tǒng)：

K+>

lmmol/L時(shí),低親和運(yùn)輸系統(tǒng)

K+通道運(yùn)輸;根際

K+<27mmol/L時(shí),高親和

K+運(yùn)輸體系,

即

K+/H+

共運(yùn)輸運(yùn)行,

維持細(xì)胞內(nèi)

K+的生理濃度

(約100mmol/L)

跨質(zhì)膜Na+/H+逆向運(yùn)輸

膜微囊、離體大麥根、培養(yǎng)細(xì)胞和藻類(分離出），利用質(zhì)子驅(qū)動力將胞內(nèi)

Na排到胞外,降低其含量。

K+

通道----對

K+，Na+通透性不同鹽脅迫下，選擇吸收K+原因第46頁/共119頁煙草懸浮細(xì)胞原生質(zhì)膜鹽適應(yīng)對

K+、Na+透性比較:

非適應(yīng)膜電位：去極化(從0mV~正勢)將激活

K+外流

過極化至-100mV,激活K+內(nèi)流（不如外流激活大）

此通道除

K+

外流外,也有一定量

Na+經(jīng)其外流,二者透性比為120。

鹽適應(yīng)細(xì)胞

K+、Na+

外流<<<<非適應(yīng)細(xì)胞---暗示鹽脅迫下鹽適應(yīng)細(xì)胞通過降低質(zhì)膜對

K+、Na+

的透性減少

K+

的泄漏,提高細(xì)胞質(zhì)

K+/Na+

比。---但通道對

K+、Na+

選擇性及單個(gè)通道的導(dǎo)性并沒有改變,因而可能是通道開放頻率或質(zhì)膜中K+通道數(shù)下降的結(jié)果。第47頁/共119頁低

K+(lmmol/L)時(shí)根系吸收Na+

隨外界

Na濃度增加而增加,但根組織Na+

含量基本不變,木質(zhì)部汁液中Na+

含量直線上升低NaCl(l2.5mmol/

L)Na促進(jìn)

K+

的吸收和向木質(zhì)部的運(yùn)輸增加

K+濃度,明顯抑制

Na吸收和向木質(zhì)部的釋放,但不改變根組織Na+濃度,表明在混合鹽溶液中大豆根具一定K+

選擇性吸收和運(yùn)輸能力。高

NaCl(37.5mmol/L)下,K+的這一效應(yīng)較小大豆第48頁/共119頁2)木質(zhì)部液流中

Na+

被重新吸收

根段滲出液濃度分析

（22Na放射自顯影和X射線微量分析）：

紅花菜豆:

Na量----根近基區(qū)域>>根尖,葉片

該區(qū)域木質(zhì)部液流中

Na+/K+

比0.8,木質(zhì)部薄壁細(xì)胞中卻高達(dá)32（木質(zhì)部液流中

Na+被薄壁細(xì)胞重新吸收并大量積累）玉米根系：

鹽脅迫下木質(zhì)部薄壁細(xì)胞中也有Na+積累。

第49頁/共119頁大豆：12.5~37.5mmol/LNaCl通過抽氣法引入離體根中柱----木質(zhì)部液流中Na+濃度約為灌注液的一半,另一半在木質(zhì)部液流向上運(yùn)輸過程中被薄壁細(xì)胞重新吸收,排入根中。

Na+被木質(zhì)部薄壁細(xì)胞重新吸收通過質(zhì)膜上的

Na+/K+交換進(jìn)行。增加根外K+

濃度,將促進(jìn)這一過程。第50頁/共119頁3）通過韌皮部向下運(yùn)輸中等鹽度--白羽扇豆和蓖麻的莖和葉柄

Na+濃度：韌皮部汁液(莖基含量最高)>>木質(zhì)部鹽脅迫下植株對Na+吸收和運(yùn)輸特點(diǎn)

耐鹽蘆葦--地上部所含22Na66%向根部下運(yùn),且莖基木質(zhì)部液流中的Na+可橫運(yùn)至韌皮部,并與地上部下運(yùn)Na+一同下運(yùn)至根部鹽敏感水稻--地上部Na+下運(yùn)量較少(地上部Na+量為蘆葦3.6~4.5倍)。3.2鹽分區(qū)域化

液泡--植物成熟細(xì)胞最大細(xì)胞器,能貯存營養(yǎng)和代謝產(chǎn)物,避免有毒溶質(zhì)對細(xì)胞質(zhì)傷害,大大提高細(xì)胞質(zhì)表面積與體積之比,有利于細(xì)胞與環(huán)境間的物質(zhì)交換,在細(xì)胞化學(xué)能利用、信號傳導(dǎo)、膨壓調(diào)節(jié)和耐鹽性中起重要作用。第51頁/共119頁鹽生,較耐鹽淡土植物細(xì)胞所吸收Na+,Cl-主要分布于液泡中作為滲壓劑。苜蓿懸浮培養(yǎng):細(xì)胞液泡中

Na+,Cl-分別占原生質(zhì)體

Na+,Cl-總量73.8~91.2%和74~89.4%。維持細(xì)胞質(zhì)中高

K+/Na+

最有效機(jī)理之一鹽分積累于液泡第52頁/共119頁1）離子跨液泡膜運(yùn)輸

(1)液泡膜H+-ATPase(TP-H+-ATPase)組成液泡膜質(zhì)子泵的兩種酶之一,在大多數(shù)液泡泵H+活性中起主導(dǎo)作用。占液泡膜蛋白6~8-30%,最適pH7.2。

酶構(gòu)成：Mr為400~650kD,7~10個(gè)亞基組成

親水V1亞基組--定位于液泡膜胞質(zhì)側(cè)的5~6個(gè)外周亞基組成，如70kDA亞基和60kDB亞基,都有核苷酸結(jié)合微區(qū)，分別為催化和調(diào)節(jié)亞基。

疏水Vo亞基組--3~4個(gè)疏水蛋白脂質(zhì)亞基組成,整合于膜中,主要為16kDC亞基,起

質(zhì)子通道的作用，也是V1亞基聚合和裝配的基點(diǎn)。第53頁/共119頁抑制劑：NO3-DCCD(二環(huán)己基碳二亞胺)DIDS(二硫氰芪二磺鹽)NEM(N-乙基順丁烯二酰亞胺)胞質(zhì)側(cè)NO3----抑制此酶活性液泡中NO3-高達(dá)200mmol/L----無抑制該酶活性受陰離子刺激

順序?yàn)镃l->Br->I->HCO3->SO42-

鹽誘導(dǎo)冰葉日中花

TP-ATPase的水解活性,鹽適應(yīng)煙草細(xì)胞和大麥根經(jīng)鹽處理后，跨液泡膜質(zhì)子運(yùn)輸?shù)谋然钚栽黾印５?4頁/共119頁(2)液泡膜焦磷酸酶

(TP-H+-PPase)--高等植物液泡膜上,依賴水解

PPi,將細(xì)胞質(zhì)H+傳遞到液泡內(nèi)。

Mr為64.5~73kD,最適pH7.5~8.5.

被陽離子激活，對陰離子不敏感（效應(yīng)順序K+=Rb+=NH4+>Cs+>>Na+>Li+，但F-,Ca2+

抑制酶活性)

液泡膜H+-PPase活性>

H+-ATPase

由于胞質(zhì)中可溶性

PPase水解

PPi只能以熱能形式(15kJ/mol)耗散,而TP-H+-PPase可把水解

PPi的能量貯于質(zhì)子驅(qū)動力中

能量代謝進(jìn)化形式綠豆根系:鹽脅迫下細(xì)胞質(zhì)中Na+增加,K+下降,抑制TP-H+-PPase活性,使胞質(zhì)酸化,液泡堿化。

Ca2+

阻止根細(xì)胞中Na+增高,可緩解PPase活性下降,亦降低液泡堿化。第55頁/共119頁(3)液泡膜

Na+/H+

逆向運(yùn)輸依賴液泡膜質(zhì)子泵所產(chǎn)生的質(zhì)子驅(qū)動力,通過

Na+/H+

逆向運(yùn)輸,把胞質(zhì)

Na+泵入液泡,降低胞質(zhì)

Na+濃度,減輕

Na+對酶類和膜系統(tǒng)的傷害,同時(shí)降低液泡滲透勢,減輕細(xì)胞的滲透脅迫。

Na+在根系、莖基木質(zhì)部薄壁細(xì)胞或葉鞘細(xì)胞的液泡中積累也可有效地降低

Na+向地上部的運(yùn)輸,提高葉片的

K+/Na+

比。細(xì)胞鹽分區(qū)隔化基礎(chǔ)

也是整株層次上鹽分區(qū)域化分配重要組成部分

液泡膜

Na+/H+逆向運(yùn)輸?shù)?6頁/共119頁Na+/H+逆向運(yùn)輸體系組成：(170kD膜蛋白)存在3種表現(xiàn)形式:1)本身不耐鹽,在NaCl處理和對照植物中都不顯示Na+/H+逆向運(yùn)輸活性.如中型車前(Plantagomedia);2)無鹽下檢測不到

Na+/H+

逆向運(yùn)輸活性,在

NaCl誘導(dǎo)下酶活性才顯示出來如大麥和海濱車前(Plantgomaritima),

3)無鹽下

Na+/H+逆向運(yùn)輸活性較低,NaCl處理下活性明顯增加。如糖甜菜,大麥的這一鹽活化效應(yīng)很快,即使蛋白質(zhì)合成被抑制,鹽處理30min內(nèi)可被活化。

其原初信號可能是

Na+,

因?yàn)?/p>

K+、C1-

或滲透休克都不能活化

Na+/H+逆向運(yùn)輸體系

。第57頁/共119頁滲調(diào)物質(zhì)大致可分三類

氨基酸及其衍生物

如甘氨酸甜菜堿、脯氨酸、甘氨酸、

β

-丙氨酸、γ-氨基丁酸、蘇氨酸等

、

糖類及其衍生物

如山梨糖醇、甘油、蔗糖、甘露糖醇、赤蘚糖苷、異赤蘚糖苷、蒎立醇等

叔磺?；衔?/p>

如

β

-二甲基硫代丙酸第58頁/共119頁3.3滲透調(diào)節(jié)作用植物耐鹽最基本特征之一:滲透調(diào)節(jié)能力。參與鹽漬中植物滲透調(diào)節(jié)過程的不僅包括小分子有機(jī)物,還有多種無機(jī)鹽離子。1)參與滲透調(diào)節(jié)的主要有機(jī)滲調(diào)溶質(zhì)

特點(diǎn)

①M(fèi)r小,水溶性好;

②在生理

pH范圍內(nèi)呈電中性;③本身不改變酶結(jié)構(gòu),且能維持酶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定;

④合成酶系統(tǒng)對脅迫反應(yīng)敏感,且能在很短時(shí)間內(nèi)積累到足以降低細(xì)胞滲透勢的水平第59頁/共119頁維管植物----主要積累脯氨酸,甘氨酸，甜菜堿無花果30mmol/LNaCl處理,植株葉片游離脯氨酸含量

12h內(nèi)增10倍有余48h內(nèi)增260倍,占游離氨基酸總量49.5%

煙草鹽適應(yīng)細(xì)胞中脯氨酸含量占游離氨基酸總量80%外源脯氨酸

緩解生長于1%NaCl培養(yǎng)基上的冰葉松葉鞘愈傷組織細(xì)胞內(nèi)Ca2+、K+含量下降,促進(jìn)內(nèi)源脯氨酸含量、組織干重和鮮重增加。促進(jìn)或抑制水稻愈傷組織鹽適應(yīng)細(xì)胞在更高鹽度下生長

高脯氨酸突變體細(xì)胞有更強(qiáng)耐鹽性事實(shí)表明,脯氨酸積累與植物耐鹽性似乎存在某種必然關(guān)系第60頁/共119頁

甜菜堿--Storey，WynJones（1975），150多種代謝物中---最好滲透調(diào)節(jié)劑。

正常合成甜菜堿(Bet1/Bet1)不能合成甜菜堿的近等位基因變異系(bet1/bet1)前者干物質(zhì)積累、葉片擴(kuò)展速率、植株增高速率受鹽脅迫的影響明顯小于后者,葉片相對含水量、碳同化速率以及細(xì)胞膨壓等均顯著高于后者。

耐鹽小麥×高冰草(Lophopyumelongatum)雙二倍體

幼葉---汁液滲透勢下降與甘氨酸，甜菜堿、K+、Na+及天冬酰胺濃度增加均有關(guān)

老葉--滲透勢下降主要與

Na+和脯氨酸積累有關(guān)。玉米鹽漬表現(xiàn)鹽誘導(dǎo)第61頁/共119頁海韭菜莖組織第62頁/共119頁2）滲透調(diào)節(jié)的誘導(dǎo)及其化學(xué)調(diào)控藻類植物滲透調(diào)節(jié)可分兩階段：

①細(xì)胞膨壓或體積變化（幾秒至幾小時(shí)）②溶質(zhì)增加（幾十分鐘至幾天）細(xì)胞體積或膨壓改變作為接受到的脅迫信號,引起質(zhì)膜質(zhì)子泵活性增加及陰，陽離子(如Ca2+，Cl-)通道開放,改變細(xì)胞代謝過程,促進(jìn)有機(jī)溶質(zhì)積累。

陸生植物滲透調(diào)節(jié)可能也與壁壓變化有關(guān),并涉及質(zhì)膜H+-ATPase活性增加和胞液pH變化鹽刺激有機(jī)溶質(zhì)積累三種方式：

酶的從頭合成，酶活性控制，酶降解第63頁/共119頁

（1）甜菜堿和脯氨酸積累--可能涉及酶的從頭合成，而異赤蘚糖(IF)積累在于合成酶的激活。合成IF關(guān)鍵酶---異赤蘚糖磷酸合成酶(IFPS)

預(yù)先存在于細(xì)胞中,但呈鈍化狀態(tài)。當(dāng)細(xì)胞收縮時(shí),膜脂成分與功能發(fā)生改變,Ca/CaM復(fù)合體激活膜結(jié)合的絲氨酸蛋白酶,后者釋放到胞液中,水解

IFPS原,形成活化

IFPS。IFPS的活化程度大致與細(xì)胞收縮程度成正比,當(dāng)細(xì)胞重新膨脹時(shí),IFPS又被鈍化

（2）甘露糖醇積累

合成關(guān)鍵酶--甘露糖醇-1-磷酸脫氫酶，在高鹽脅迫下活性增加，同時(shí)甘露糖醇降解酶--甘露糖醇脫氫酶活性下降。

（3）甘油合成與降解兩個(gè)關(guān)鍵酶磷酸甘油磷酸酶和二羥丙酮激酶對底物的親合性相差1000倍,且最適

pH不同。鹽脅迫下質(zhì)膜H+-ATPase活性上升,較多質(zhì)子被泵出細(xì)胞,胞液

pH上升,有利于甘油合成。解除鹽脅迫后,胞液

pH下降,甘油逐漸降解第64頁/共119頁3.4碳代謝途徑的改變一些肉質(zhì)植物（鹽漬或水分脅迫）：C3

CAM型如豆瓣綠屬(Peperomia)植物、馬齒莧科植物(Protulacariaafra)番杏科植物冰葉日中花(Mesembryanthemmumcrystallium)CAM植物:夜間氣孔開放,PEP羧化酶固定CO2

形成草酸,還原為蘋果酸貯于液泡。白天蘋果酸由液泡釋放至胞質(zhì)中,脫羧形成丙酮酸和

CO2,CO2被RuBP羧化酶/加氧酶重新固定,進(jìn)入還原戊糖磷酸途徑。

CAM植物分兩類

蘋果酸酶型(冰葉日中花屬)

PEP羧激酸型第65頁/共119頁

NaCl或干旱脅迫下氣孔在光下關(guān)閉是引起有機(jī)酸脫羧定位于細(xì)胞質(zhì)PEPCase、NADP-蘋果酸脫羧酶活性增加4~10倍；定位于線粒體NAD-蘋果酸酶活性增加4~10倍；PEP羧激酶活性明顯增加

Saiton等,400mmo1/LNaCl脅迫冰葉日中花葉片：2天：NADP-蘋果酸酶活性明顯增加,8天：達(dá)12倍,并維持恒定水平。根中：酶活性逐漸下降，6天時(shí)下降50%,

以后也基本保持穩(wěn)定。誘導(dǎo)過程C3

CAM信號第66頁/共119頁鹽脅迫下：

酶活動態(tài)變化與酶蛋白量變化一致

---表明酶活性上升是酶蛋白的合成而不是酶的活化

PEPCase（Mr100kD）：在鹽脅迫誘導(dǎo)CAM過程中大量積累,在CAM型葉中未檢測到C3

型NADP-蘋果酸酶,而C3

型PEPCase活性卻略有增加。除

PEPCase和

NADP-蘋果酸酶外,CAM途徑中催化

PEP再生的磷酸丙酮酸雙激酶、

Fd-NADP+還原酶、磷酸甘油酸脫氫酶等在鹽脅迫后都發(fā)生基因表達(dá)的變化。

第67頁/共119頁3.5鈣信使與植物的鹽適應(yīng)在生理范圍內(nèi),細(xì)胞質(zhì)中Ca2+比液泡中低4個(gè)數(shù)量級。主動運(yùn)輸依賴定位于質(zhì)膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中高親合

Ca2+ATPase

液泡膜中親合力較低

Ca2+/H+逆向運(yùn)輸體系在逆境和/或激素刺激下細(xì)胞質(zhì)游離

Ca2+濃度增加(原因之一:細(xì)胞質(zhì)膜去極化,Ca2+通道開放的結(jié)果)

液泡膜中Ca2+通道有兩種:1)IP3為門控的Ca2+通道(IR-gatedCa2+channel),存在于高度液泡化的組織中,如貯藏根。

2)電壓為門控的Ca2+通道(voltage-gatedCa2+channel),被Zn2+所抑制，對Ca2+,K+的選擇性20：1。第68頁/共119頁

逆境和/或激素可能激活肌醇磷酸系統(tǒng),促使內(nèi)膜系統(tǒng)中Ca2+釋放,也使胞質(zhì)中游離

Ca2+水平升高。

Ca2+與

CAM和其他

Ca2+結(jié)合蛋白結(jié)合,調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝或基因表達(dá),促進(jìn)植物適應(yīng)逆境。然后,細(xì)胞質(zhì)中Ca2+恢復(fù)到原來的低水平,如果長時(shí)間保持高濃度的Ca2+將造成細(xì)胞的傷害。Seals等驗(yàn)證依賴

Ca2+的液泡膜結(jié)合的42kD蛋白,即VCaB42

根據(jù)它與鈣結(jié)合的特點(diǎn)和順序相似性,判定為一種附加蛋白(annexin),定位于液泡的胞質(zhì)側(cè),可能在鈣信使的液泡調(diào)節(jié)或液泡功能的鈣調(diào)節(jié)中起作用。第69頁/共119頁4.植物鹽適應(yīng)過程中的基因表達(dá)植物耐鹽性受多基因控制的復(fù)合遺傳性狀

包括：

合成小分子有機(jī)滲透劑酶類基因

蛋白質(zhì)類保護(hù)劑基因

涉及鹽分吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和在細(xì)胞中區(qū)隔化分配的一系列酶類基因

涉及碳代謝轉(zhuǎn)變或調(diào)節(jié)酶類基因

激素調(diào)控的基因或調(diào)節(jié)生長發(fā)育特性基因等第70頁/共119頁4.1有機(jī)滲透劑合成酶類基因

富含脯氨酸的鼠傷寒沙門氏菌突變菌株:高濃度

NaCl培養(yǎng)基上生長得比母株快,其滲透調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)入非突變株后,后者也呈高耐鹽性和高脯氨酸含量。大腸桿菌中篩選出脯氨酸含量高100倍的突變菌株,具明顯抗?jié)B透脅迫能力。

大腸桿菌中分離出1-磷酸甘露醇脫氫酶基因(mtlD)和

6-磷酸山梨醇脫氫酶基因(gutD),并轉(zhuǎn)移到煙草中,轉(zhuǎn)基因煙草中甘露醇和山梨醇含量明顯增加,耐鹽性也同步增強(qiáng)。

甜菜堿生物合成膽堿單氧酶(CMO),甜菜堿醛脫氫酶(BADH)膽堿(前體)甜菜堿

鹽脅迫下，

甜菜堿含量增加數(shù)倍,BADH蛋白含量與活性以及編碼

BADH的mRNA也增加若干倍.說明鹽刺激作用部位可能在轉(zhuǎn)錄水平。第71頁/共119頁

脯氨酸生物合成途徑（微生物）谷氨酸激酶(GK--關(guān)鍵酶)谷氨酸

谷氨酸磷酸化

γ-谷氨酰磷酸

（前體）

γ-谷氨酰磷酸還原酶(GPR)γ-谷氨酸半醛二氫-比咯–5-羧酸還原酶(P5CR)脯氨酸抑制,反饋控制生物合成過程

脯氨酸合成三個(gè)酶：

GK，GPR，P5CR---受proB,proA,proC基因編碼

第72頁/共119頁大麥：鹽脅迫下

P5CR蛋白量、酶活及

mRNA都明顯增加

。烏頭葉虹豆(Vignaaconitifolia)根瘤中分離的比咯琳-5-羧酸合成酶（P5CS）

P5CS----雙功能酶

（具

GK和

GPR

催化活性,受脯氨酸反饋抑制）

鹽脅迫下P5CS的轉(zhuǎn)錄水平明顯上升

說明反饋抑制在基因轉(zhuǎn)錄水平.將

P5CS基因轉(zhuǎn)至煙草上,脯氨酸含量增加10~18倍(

P5CS是合成關(guān)鍵酶)第73頁/共119頁P(yáng)olijakoffmayber(1982):鹽脅迫下，植物細(xì)胞積累大量脯氨酸，ABA起一定作用（誘導(dǎo)劑？？？）

脯氨酸：優(yōu)良滲透劑，作用如下：1）保護(hù)植物細(xì)胞中生物聚合物結(jié)構(gòu)的作用，不被NaCI破壞，維持完整的水合范圍2）具有高度溶解性和無毒性，對各種酶及生化反應(yīng)無任何抑制作用；同時(shí)擴(kuò)大細(xì)胞體積，降低細(xì)胞質(zhì)的鹽分，減輕鹽脅迫作用。3）解除NaCI對葉綠素合成的抑制第74頁/共119頁根系是鹽脅迫下基因表達(dá)改變的主要部位

用

35S-蛋氨酸飼喂整體小麥植株根系,發(fā)現(xiàn)耐鹽品種經(jīng)鹽處理后根中

pI=6.3和6.5的

26kD蛋白含量明顯增加,不耐鹽品種則不增加。在鹽適應(yīng)煙草細(xì)胞中,26kD蛋白主要定位于液泡內(nèi)含體中。大麥根中pI為6.3和6.5的26kD蛋白以可溶態(tài)以及與微體、細(xì)胞壁結(jié)合的形式存在,微體部分主要與液泡膜結(jié)合

。

番茄---滲調(diào)蛋白基因已被分離（編碼24kD蛋白--NP24,其克隆定名為pNP24）

滲調(diào)蛋白的積累是植物生長受抑、適應(yīng)逆境所產(chǎn)生的一種原初免疫反應(yīng),可能是一種新型的脫水儲存蛋白,并具有抗真菌活性。第75頁/共119頁4.2滲調(diào)蛋白基因 1）滲調(diào)蛋白及其基因Hasegawa等:生長在含有

NaCl介質(zhì)中煙草懸浮細(xì)胞積累

26kD蛋白質(zhì)。比較鹽適應(yīng)與非適應(yīng)煙草細(xì)胞的蛋白質(zhì)圖譜,發(fā)現(xiàn)適應(yīng)含1%NaCl培養(yǎng)基的煙草細(xì)胞中3種主要含羥脯氨酸的

20kD、26kD和32kD蛋白含量增加,其中26kD蛋白是鹽誘導(dǎo)的新蛋白,適應(yīng)鹽和

PEG的煙草懸浮細(xì)胞中26kD蛋白含量可占蛋白總量的10~12%。

26kD蛋白合成總伴隨滲透調(diào)節(jié)的開始,因而被定名為滲調(diào)蛋白(osmotin)。

ABA加速煙草細(xì)胞鹽適應(yīng)和26kD蛋白合成,但該蛋白的積累必須在

NaCl存在時(shí)才能維持。第76頁/共119頁2)基因表達(dá)的調(diào)控

ABA誘導(dǎo)煙草等細(xì)胞合成滲調(diào)蛋白,僅在細(xì)胞適應(yīng)低水勢環(huán)境后,滲調(diào)蛋白的積累才能達(dá)到高水平。

Singh指出,鹽適應(yīng)細(xì)胞中滲調(diào)蛋白基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理主要有兩種:

轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控

ABA誘導(dǎo)滲調(diào)蛋白

mRNA合成或增加其穩(wěn)定性。滲透休克非適應(yīng)細(xì)胞不能積累顯著水平的

ABA,也不能積累滲調(diào)蛋白和滲調(diào)蛋白

mRNA。

轉(zhuǎn)錄后調(diào)控

高鹽下,滲調(diào)蛋白信使比其他信使的翻譯占優(yōu)勢,

在含80mmo1/LNaCl體外翻譯體系中,滲調(diào)蛋白

mRNA能被翻譯,這種

NaCl鹽度與適應(yīng)細(xì)胞的胞質(zhì)中鹽濃度相當(dāng),而對其他大多數(shù)信使的翻譯卻有抑制作用第77頁/共119頁環(huán)境因素和激素信號調(diào)節(jié)滲調(diào)蛋白基因表達(dá)

如損傷、乙烯、NaCl、ABA、脫水、紫外光、煙草花葉病毒和真菌侵害等chang等

花生四烯酸來自黑曲霉的纖維素酶制劑

煙草幼苗中,這兩種誘導(dǎo)劑活化滲調(diào)蛋白啟動子與?-葡糖苷酸酶（GUS)報(bào)告基因的嵌合,誘導(dǎo)滲調(diào)蛋白

mRNA和滲調(diào)蛋白的積累。若兩種誘導(dǎo)劑結(jié)合使用可增效,且乙烯參與這一誘導(dǎo)活化過程

誘導(dǎo)滲調(diào)蛋白基因表達(dá)第78頁/共119頁4.3

LEA基因及ABA應(yīng)答基因1）

LEA基因在種子成熟脫水期開始合成的一系列蛋白質(zhì)稱為后期胚胎發(fā)生富集蛋白質(zhì)(lateembryogenesisabundantproteins,即LEA蛋白)。許多作物的LEA已被克隆,干旱、鹽漬和低溫脅迫可誘導(dǎo)這些基因在營養(yǎng)組織中表達(dá)。

大多數(shù)

LEA：高度親水,沸水中穩(wěn)定的可溶性蛋白

缺少半胱氨酸和色氨酸,定位于細(xì)胞質(zhì)中。第79頁/共119頁按氨基酸順序,LEA蛋白至少可分5組：

組1：荷電氨基酸和甘氨酸比例較高,親水性強(qiáng)。

組2：至少由30個(gè)不同基因編碼,C末端含1個(gè)保守的15個(gè)氨基酸的結(jié)構(gòu)域,可能起分子伴侶

(chaperone)或保護(hù)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的功能。

組3：具11個(gè)氨基酸重復(fù)順序,形成親水α-螺旋,

多達(dá)13次,可能起到避免離子濃度過高所導(dǎo)致的毒害作用。

組4：可替代水保護(hù)膜結(jié)構(gòu),N末端形成保守α螺旋,C末端通常不具保守性,但隨機(jī)盤繞結(jié)構(gòu)是保守。

組5：具有組3蛋白類似的11個(gè)氨基酸重復(fù)序列和化學(xué)性質(zhì),但不像組3蛋白那樣每個(gè)氨基酸殘基的排列位置具高度專一性,其功能與組3蛋白類似

第80頁/共119頁2）ABA應(yīng)答基因大量證據(jù)表明,鹽脅迫下植物根中ABA可調(diào)節(jié)基因表達(dá)。三個(gè)耐鹽性不同水稻品種,

最耐鹽品種---

ABA誘導(dǎo)所產(chǎn)生蛋白量最高(兩類

LEA蛋白和一種新型富含組氨酸蛋白)；

耐鹽水稻根中脫水蛋白和組3LEA

水平最高.

耐鹽小麥近緣種高冰草、不耐鹽小麥(品種:中國春)及它們的雜交后代雙二倍體(amphiploid)對250mmol/LNaCl脅迫反應(yīng)主要發(fā)生在脅迫開始后的數(shù)小時(shí)內(nèi),高冰草根中ESI(earlysaltstressinduced)mRNA水平最高,小麥最低。第81頁/共119頁外源

ABA處理對上述三種基因型植物基因表達(dá)的效應(yīng)與

NaCl處理相似。從鹽脅迫6小時(shí)的高冰草根中分離出11種

ESI基因,其中

ESI18和

ESI35

是脫水蛋白基因家族的成員。

鹽脅迫早期迅速合成這些親水蛋白質(zhì)---功能可能在于保護(hù)細(xì)胞結(jié)構(gòu),以防根系失水造成的細(xì)胞損傷。

ABA對

ESI基因的誘導(dǎo)與其濃度有關(guān)

但

ABA受體或

ABA結(jié)合的調(diào)節(jié)蛋白水平更可能是限速因子第82頁/共119頁4.4跨膜運(yùn)輸?shù)鞍准捌浠?）質(zhì)膜

H+-ATPase在分子水平上,鹽生植物的耐鹽能力來源于編碼耐鹽關(guān)鍵基因的表達(dá)或具有較大能力來調(diào)節(jié)這些基因的表達(dá)。

質(zhì)膜H+-ATPase基因響應(yīng)

NaCl

而表達(dá)的能力可能是鹽生植物耐鹽性的決定因素

。

Braun等最早肯定該酶在耐鹽性中作用濱黎屬植物:

NaCl處理后,質(zhì)膜H+-ATPase活性增加2倍。NaCl處理可活化其培養(yǎng)細(xì)胞質(zhì)膜H+-ATPase基因表達(dá)。

根積累質(zhì)膜

H+-ATPasemRNA鹽生濱黎屬植物>>淡土植物煙草

第83頁/共119頁

NaCl誘導(dǎo)質(zhì)膜

H+-ATPasemRNA：

積累在根，成長葉（不在幼葉或莖）；

根中鹽誘導(dǎo)信使積累主要在伸長區(qū)

。番茄鹽處理:初期----根中積累

H+-ATPasemRNA明顯高于成長葉,

鹽處理7天后-----成長葉中信使量才明顯增加。濱黎屬植物

A.thdiam

質(zhì)膜

H+-ATPase具有10或10個(gè)以上同工基因的大基因家族,但對鹽信號專一性響應(yīng)的同工基因以及鹽敏感的轉(zhuǎn)錄因子尚待研究。第84頁/共119頁2）液泡膜H+-ATPase

冰葉日中花NaCl處理，液泡膜

H+-ATPase活性增加3倍

。鹽適應(yīng)煙草細(xì)胞經(jīng)短期

NaCI處理,誘導(dǎo)液泡膜

H+-ATPase70kD亞基基因(有4個(gè)基因編碼該亞基)轉(zhuǎn)錄或增強(qiáng)

mRNA的穩(wěn)定性。

番茄：鹽處理1d后,成長葉中液泡膜

H+-ATPase70kD亞基信使積累,但根或莖中未積累,幼葉中也增加較少。與質(zhì)膜

H+-ATPase鹽誘導(dǎo)信使的積累不同,番茄成長葉液泡膜70kD亞基信使的積累是暫時(shí)的,鹽處理7d后則回到對照水平,說明液泡膜

H+-ATPase基因表達(dá)的增加是番茄對鹽脅迫的一種早期響應(yīng)

,有利于加速

Na+

在液泡中積累,因而這種響應(yīng)可能與生存機(jī)理有關(guān),而不是長期的適應(yīng)反應(yīng)第85頁/共119頁3)

Ca2+-ATPase細(xì)胞質(zhì)Ca2+水平降低高親和力的質(zhì)膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜

Ca2+-ATPase低親和力的液泡膜

Ca2+/H+逆向運(yùn)輸

Wimmers等從番茄中分離部分長度編碼內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+-ATPase(LCA)基因cDNA(LCA1)和全長基因克隆(