Efectul salinității asupra relațiilor de apă ale plantelor de orz sălbatic care diferă în ceea ce privește toleranța la sare
Lidia Vysotskaya
1 Institutul de Biologie, Centrul Științific Ufa, Academia Rusă de Științe, pr. Oktyabrya 69, Ufa 450054, Rusia
Peter E. Hedley
2 Unitatea de cercetare a plantelor, Divizia de Biologie de Mediu și Aplicată, Școala de Științe ale Vieții, Universitatea din Dundee la SCRI, Invergowrie, Dundee DD2 5DA, Marea Britanie
Guzel Sharipova
1 Institutul de Biologie, Centrul Științific Ufa, Academia Rusă de Științe, pr. Oktyabrya 69, Ufa 450054, Rusia
Dmitry Veselov
1 Institutul de Biologie, Centrul Științific Ufa, Academia Rusă de Științe, pr. Oktyabrya 69, Ufa 450054, Rusia
Guzel Kudoyarova
1 Institutul de Biologie, Centrul Științific Ufa, Academia Rusă de Științe, pr. Oktyabrya 69, Ufa 450054, Rusia
Jennifer Morris
3 Program de genetică, SCRI, Invergowrie, Dundee DD2 5DA, Marea Britanie
Hamlyn G. Jones
2 Unitatea de cercetare a plantelor, Divizia de Biologie de Mediu și Aplicată, Școala de Științe ale Vieții, Universitatea din Dundee la SCRI, Invergowrie, Dundee DD2 5DA, Marea Britanie
Abstract
Context și obiective
Anumite linii de orz sălbatic (Hordeum spontaneum) sunt mai tolerante la salinitate decât altele. Baza fiziologică a acestei diferențe este examinată într-un studiu comparativ al unei linii cu toleranță salină și cu intoleranță salină care pune accentul pe relațiile cu apa plantelor.
Metodologie
Efectele tratamentului cu sare (maxim 75 mM) care se extind de la câteva ore la 3 săptămâni au fost cuantificate la răsadurile vechi de 8 zile ale unei linii de orz sălbatic sensibile la salină („T-1”) și ale unei linii mai puțin sensibile la soluția salină 20 -45 '). Plantele au fost cultivate în cultură de nutrienți. Nivelurile de ARNm ale genei HtPIP2; 4 aquaporin (AQP) au fost determinate împreună cu o serie de răspunsuri fiziologice, inclusiv conductivitatea hidraulică a rădăcinii, potențialul osmotic al sevei xilemului rădăcinii, transpirația, conținutul relativ de apă al frunzei, conținutul de apă din rădăcină, potențialul de apă din frunze, frunze osmolalitatea sevei, lungimea frunzelor, aria frunzelor și conținutul de clorofilă.
Principalele rezultate
Tratamentul cu sare a inhibat transpirația și conductivitatea hidraulică mai mult în plantele ‘20 -45 ’tolerante la sare decât în„ T-1 ”sensibil la sare. În '20 -45 ', efectul a fost paralel cu o reglare rapidă (în câteva ore) și persistentă (3 zile) a acvaporinei. La plantele ‘T-1’ sensibile la sare, reglarea descendentă a aquaporinei a fost întârziată cu până la 24 de ore. O toleranță mai mare la plantele ‘20 -45 ’s-a caracterizat prin inhibarea mai redusă a suprafeței frunzelor, greutatea proaspătă a rădăcinii, conținutul de apă din frunze și concentrația de clorofilă. Potențialul apei din frunze a fost similar în ambele linii.
Concluzii
(i) Scăderea conductivității hidraulice la plantele de orz tratate cu sare este importantă pentru închiderea stomatală, (ii) rata de transpirație redusă este benefică pentru toleranța la sare, cel puțin în stadiul răsadurilor și (iii) modificările expresiei AQP sunt implicate în control a conductivității hidraulice a întregii instalații și reglarea relațiilor de apă cu lăstari.
Introducere
În condiții de transpirație, se crede că apa provine din sol către xilemul rădăcinii, în mare parte de-a lungul unui traseu apoplastic condus de un gradient de presiune hidrostatică. Cu toate acestea, această situație se schimbă atunci când transpirația este restricționată de condiții stresante, cum ar fi salinitatea. În aceste condiții, mai multă apă urmează calea de la celulă la celulă, curgând peste membranele celulelor vii (Steudle, 2000). Rezultatele recente indică faptul că, pe calea celulă-celulă, cea mai mare parte a apei este transportată de acvaporine (adică proteine de membrană care formează canale de apă) (Morillon și Chrispeels, 2001). Acvaporinele cu membrană plasmatică aparținând subfamiliei PIP2 sunt una dintre izoformele abundente din rădăcini și prezintă activitate mare a canalului de apă atunci când sunt exprimate în celule heteroloage (Chaumont și colab., 2000; Javot și colab., 2003). Expresia porumbului PIP2; 4 acvaporină a fost găsită de Zhu și colab. (2005) să răspundă la tratamentul cu sare.