基因组加倍提升水稻耐盐能力

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NISC文献编号：C2014-029

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研究使用设备

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2014年，水稻研究领域的著名期刊Rice刊登了中科院南京土壤所许卫锋教授与香港中文大学合作的题为Genome duplication improves rice root resistanceto salt stress的水稻抗盐研究成果。

水稻作为重要的粮食之一，也是盐敏感作物。提升水稻抗盐的内外在机制研究甚多，但基因组重复对水稻耐盐性影响的研究却鲜有报道。本研究观察并揭示了多倍体水稻耐盐性提升的重要机制。

研究采用了同一品种的二倍体及四倍体水稻，分别培养在含有0、150 mM NaCl的1/2 MS培养基中。结果显示，生长在盐环境中的水稻，其长势明显受到影响，但四倍体水稻要明显优于二倍体。

利用基于非损伤微测技术（Non-invasive Micro-test Technology, NMT）的旭月NMT逆境研究工作站，检测了各组样品根部距离根尖0-5000 μm范围的H+流。结果显示，距离根尖0-1000 μm范围内，两组样品H+流没有差异，而且在500-1000 μm之间，H+表现为吸收。

从距离根尖1000 μm的位点开始至2000 μm，H+外排趋势逐渐增大并达到稳定值。二倍体与四倍体根尖H+流速对比显示，1000-5000 μm区间内，后者H+外排速率显著高于前者，这也间接反映了四倍体植株的根表面pH较二倍体低。

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图注：水稻根部H+流检测图

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图注：0、150 mM NaCl处理后，二倍体、四倍体水稻根部距离根尖0-5000 μm范围内的H+流速。正值表示外排。

此外，实验发现，四倍体水稻植株的脯氨酸积累增多，MDA含量减少。ICP-AES检测根部Na+含量结果显示，四倍体水稻根部Na+含量显著降低。

微观结构观察结果可见四倍体水稻的皮层细胞与中柱鞘间出现保护性间隙，这可能是阻挡根部吸收过多Na+的关键因素。研究认为，基因组重复可提升水稻耐盐能力，而这一现象可能与四倍体水稻加强了H+外排至根表面从而减少Na+的进入根部有关。