钙离子与硫化氢互作缓解铝对水稻根系伸长抑制作用的机制

作     者：魏倩倩 徐青山 潘林 孔亚丽 朱练峰 曹小闯 田文昊 刘佳 金千瑜 项兴佳 张均华 朱春权 WEI Qianqian;XU Qingshan;PAN Lin;KONG Yali;ZHU Lianfeng;CAO Xiaochuang;TIAN Wenhao;LIU Jia;JIN Qianyu;XIANG Xingjia;ZHANG Junhua;ZHU Chunquan

作者机构：安徽大学资源与环境工程学院合肥230601 中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室杭州310006 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所南昌330200 

出 版 物：《中国水稻科学》 (Chinese Journal of Rice Science)

年 卷 期：2023年第37卷第2期

页      面：142-152页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：国家自然科学基金青年项目(31901452,42207415,32201702) 国家自然科学基金面上项目(31872857,31771733) 国家重点研发计划课题(2022YFD1500403,2022YFD2301404-2) 水稻生物学国家重点实验室开放课题资助项目(20190402) 

主　　题：水稻 铝胁迫 钙离子 硫化氢 

摘      要：【目的】阐明钙离子与硫化氢相互作用缓解水稻铝毒害的分子和生理机制。【方法】以Kasalath为试验材料,选取0μmol/L和30μmol/L AlCl_(3),0.1 mmol/L和0.5 mmol/L CaCl_(2),0.2μmol/L NaHS和100μmol/L硫化氢清除剂亚牛磺酸(HP)作为处理浓度,将种子置于30℃培养箱中黑暗培养24 h后取水稻根系,通过测定水稻根系伸长量、总铝含量、细胞汁液中铝含量、质外体中铝含量、细胞壁中铝含量、果胶含量、果胶甲酯酶活性以及OsSTAR2、Os NRAT1和Os FRDL4相对表达量,探究钙离子与硫化氢互作缓解铝对水稻根系伸长抑制作用的机制。【结果】铝胁迫下,相较于0.1 mmol/L CaCl_(2)处理,0.5 mmol/L CaCl_(2)处理显著提高了水稻根系伸长量、硫化氢含量、总钙含量和细胞质中钙含量,显著降低了水稻根系的总铝含量,细胞液、质外体和细胞壁中的铝含量。铝胁迫下,硫氢化钠预处理后,水稻根系的伸长量在两种钙浓度下均显著增加,水稻的根尖铝含量、根系总铝含量、细胞液中铝含量、质外体中铝含量和细胞壁中铝含量在两种钙浓度下均显著降低,OsSTAR2和Os FRDL4相对表达量在两种钙浓度下均显著提高,Os NRAT1相对表达量在两种钙浓度下均显著降低。铝胁迫下,添加HP则呈现相反的结果。【结论】铝胁迫下,钙离子通过增加水稻根系硫化氢的生成,降低水稻根系对铝的吸收和积累,最终缓解铝对水稻根系伸长的抑制作用。