1）K⁺生理功能概述

2）科研案例

a.案例1

       PEG脅迫激活了轉(zhuǎn)基因黃檗的保衛(wèi)細(xì)胞K⁺外排,Ca²⁺和H⁺內(nèi)流，結(jié)合熒光探針和分子實(shí)驗(yàn)，共同幫助作者加深對(duì)LEA基因功能的理解，并有助于工程化抗旱樹(shù)種。

Yang J et al. Overexpression of TaLEA3 induces rapid stomatal closure under drought stress in Phellodendron amurense Rupr. Plant Sci. 2018;277:100-109.

b.案例2

       在干旱脅迫下，大豆葉肉的H⁺內(nèi)流和K⁺和Ca²⁺外排與許多生理特性都高度相關(guān)，結(jié)合氣孔特性、植物生長(zhǎng)量等實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說(shuō)明這些離子的變化可能是大豆干旱脅迫程度的化學(xué)信號(hào)和重要指標(biāo)。

Mak, Michelle el al. Leaf mesophyll K⁺, H⁺ and Ca²⁺ fluxes are involved in drought-induced decrease in photosynthesis and stomatal closure in soybean. Environmental and Experimental Botany. 2014, 98, 1-12.

1）Ca²⁺生理功能概述

2）科研案例

a.案例1

       短期脅迫下油松Ca²⁺內(nèi)流加強(qiáng)，長(zhǎng)期脅迫下在根尖伸長(zhǎng)區(qū)Ca²⁺外排加強(qiáng)；柴松在短期與長(zhǎng)期干旱脅迫下較對(duì)照不同程度地加強(qiáng)了Ca²⁺外排。結(jié)合TAE、Eosin-Y等處理下的油松和柴松K⁺和Ca²⁺流速實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，油松通過(guò)較高的H⁺-ATP酶活性調(diào)控依賴 去 極 化 激 活 的 離 子 通 道 限 制K⁺外流，同時(shí)通過(guò)Ca²⁺-ATP酶與Ca²⁺ 通道調(diào)控細(xì)胞Ca²⁺跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，在組織與根尖表皮細(xì)胞上減少K⁺流失并維持Ca²⁺平衡，因而較柴松抗旱性強(qiáng)。

王樹(shù)源, 王富, 唐佳琪,等. 干旱脅迫對(duì)油松和柴松鉀鈣離子流的影響. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2018. doi：10.13207/j.cnki.jnwafu.2018.01.004

b.案例2

       PEG處理1 h后叢枝菌根真菌根（AMF）外菌絲尖端和側(cè)面發(fā)生H⁺外流和強(qiáng)烈的Ca²⁺內(nèi)流，結(jié)合熒光光譜和場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)結(jié)果，共同表明, 干旱脅迫下AMF根外菌絲跨膜H⁺和Ca²⁺流發(fā)生變化, 促進(jìn)了菌絲與環(huán)境之間的物質(zhì)交換。菌絲酸化生長(zhǎng)環(huán)境有利于養(yǎng)分吸收, 并促進(jìn)AMF與宿主植物之間的信號(hào)交流以增強(qiáng)植物的耐旱性。

徐麗嬌, 郝志鵬, 謝偉,等. 叢枝菌根真菌根外菌絲跨膜H⁺和Ca2⁺流對(duì)干旱脅迫的響應(yīng). 植物生態(tài)學(xué)報(bào), 2018, 42(07):66-75.

1）H⁺生理功能概述

2）科研案例

a.案例1

       干旱脅迫誘導(dǎo)了H⁺內(nèi)流，導(dǎo)致茶樹(shù)葉肉細(xì)胞膜電位去極化并誘導(dǎo)大量K⁺外排。隨后復(fù)水誘導(dǎo)了H⁺外排，導(dǎo)致膜電位超極化，從而降低K⁺的外排。說(shuō)明，干旱和復(fù)水下茶樹(shù)的葉肉中K⁺的維持與質(zhì)膜H⁺-ATPase活性的調(diào)節(jié)有關(guān)。

Zhang XZ et al.Maintenance of mesophyll potassium and regulation of plasma membrane H~+-ATPase are associated with physiological responses of tea plants to drought and subsequent rehydration.The Crop Journal,2018,6(06):611-620.

b.案例2

       進(jìn)行短期水分脅迫處理下，野生型擬南芥與rhe2突變體距離靜止中心 0~150 μm 的 H⁺離子流由正常條件下的吸收轉(zhuǎn)變?yōu)橥馀?，其他部位H⁺離子流流速減小，吸收的趨勢(shì)不變，總體上能夠保持正常條件下的 H⁺離子流平衡，距離靜止中心 300~500 μm（過(guò)渡區(qū)）的 H⁺離子流吸收趨勢(shì)不變，吸收速率隨時(shí)間逐漸減小，這可能與植物在干旱環(huán)境下通過(guò)分泌大量分泌物來(lái)維持細(xì)胞伸長(zhǎng)過(guò)程有密切關(guān)系。

李佳, 黃夢(mèng)靜, 任艷,等. 水分脅迫對(duì)向水性突變體rhe2根生長(zhǎng)與響應(yīng)的影響.土壤, 2015, 047(005):858-862.

1）H₂O₂生理功能概述

2）科研案例

       誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng)獲得抗性、高度敏感抗性和熱抗性；引起細(xì)胞衰老，誘導(dǎo)程序性死亡；參與ABA調(diào)控的氣孔關(guān)閉；參與根的向地性、生長(zhǎng)和不定根形成；細(xì)胞壁發(fā)育的信號(hào)分子；參與柱頭和花粉粒的發(fā)育與相互作用；參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；調(diào)控基因表達(dá)。

例1：高溫和干旱脅迫下，非損傷微測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)到發(fā)芽種子胚芽鞘的H₂O₂外排，結(jié)合ROS、丙二醛含量檢測(cè)，及抗氧化酶活性分析，表明高溫和干旱條件下ABA和ROS的積累，可以抑制水稻種子的萌發(fā)和生長(zhǎng)。

Liu J et al. High temperature and drought stress cause abscisic acid and reactive oxygen species accumulation and suppress seed germination growth in rice. Protoplasma. 2019;256(5):1217-1227.

1）IAA生理功能概述

2）科研案例

a.案例1

       與沒(méi)有接種AMF的植物相比，在正常水分條件下和干旱脅迫條件下，接種AMF的植物根部IAA外排降低58%和41%。結(jié)合其他生理實(shí)驗(yàn)和分子實(shí)驗(yàn)結(jié)果，共同說(shuō)明AMF可以促進(jìn)枳的根毛生長(zhǎng)和IAA的合成和運(yùn)輸，有利于提高寄主植物的抗旱性。

（Liu CY, Zhang F, Zhang DJ, et al. Mycorrhiza stimulates root-hair growth and IAA synthesis and transport in trifoliate orange under drought stress. Sci Rep. 2018;8(1):1978. Published 2018 Jan 31. doi:10.1038/s41598-018-20456-4）

b.案例2

       在干旱條件下，枳的菌根幼苗的葉和根中H₂O₂、O₂和MDA濃度顯著低于非菌根幼苗。與非菌根幼苗相比，菌根幼苗在主根和側(cè)根中的根凈H₂O₂外排量相對(duì)較高，尤其是在正常水分條件下；而在正常水分和干旱下，主根和側(cè)根中的總H₂O₂外排量顯著較高。根總H₂O₂外排量與根部定殖顯著正相關(guān)，而與MDA濃度呈負(fù)相關(guān)。這表明菌根誘導(dǎo)了主根和側(cè)根的H₂O₂外排量增加，從而減輕了宿主植物中干旱引起的氧化損傷。

Huang YM et al. Alleviation of drought stress by mycorrhizas is related to increased root H₂O₂ efflux in trifoliate orange. Sci Rep. 2017;7:42335.

1）Cl^-生理功能概述

2）科研案例

       內(nèi)源H₂S誘導(dǎo)擬南芥及lcd的突變體的K⁺外排，Ca²⁺和Cl^-內(nèi)流，但不影響H⁺的跨膜移動(dòng)。干旱脅迫下，在H₂S對(duì)氣孔運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)過(guò)程中，K⁺通道是主要的滲透調(diào)節(jié)應(yīng)答器。因此，H₂S介導(dǎo)離子通量，誘導(dǎo)擬南芥氣孔關(guān)閉響應(yīng)干旱脅迫。

Jin Z et al. Hydrogen sulfide mediates ion fluxes inducing stomatal closure in response to drought stress in Arabidopsis thaliana. Plant & Soil, 2017. doi：10.1007/s11104-017-3335-5

1）NO₃^-生理功能概述

2）科研案例

       在正常情況下，紅柳根部的白色區(qū)域（white zone）沒(méi)有明顯的NO₃^-內(nèi)流，但是干旱脅迫下，NO₃^-內(nèi)流顯著增加，N保存能力增強(qiáng)，為土壤干旱和缺N耦合條件下的造林實(shí)踐和紅柳育種提供指導(dǎo)。

Zhang L et al. Characterization and comparison of nitrate fluxes in Tamarix ramosissima and cotton roots under simulated drought conditions. Tree Physiol. 2019;39(4):628-640.

1）NH₄⁺生理功能概述

2）科研案例

       實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)增加外源N可以緩解干旱脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)帶來(lái)的負(fù)面影響，而干旱脅迫下海棠果的NO₃^-內(nèi)流降低，NH₄⁺內(nèi)流顯著增加，說(shuō)明NH₄⁺在改善海棠果耐旱能力方面發(fā)揮了更重要的作用。

Huang L et al. Uptake and metabolism of ammonium and nitrate in response to drought stress in Malus prunifolia. Plant Physiol Biochem. 2018;127:185-193.

參見(jiàn)《植物營(yíng)養(yǎng)研究NMT解決方）NO₃^-生理功能概述