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NMT作为生命科学底层核心技术，是建立活体创新科研平台的必备技术。2005年~2020年，NMT已扎根中国15年。2020年，中国NMT销往瑞士苏黎世大学，正式打开欧洲市场。
基本信息
主题：NMT发现内源氢提升质子泵及Na-H逆向转运体活性促植物耐盐
期刊：Plant Cell & Environment 影响因子：6.362 研究使用平台：NMT植物耐盐创新平台 标题：Molecular hydrogen-induced salinity tolerance requires melatonin signalling inArabidopsis thaliana 作者：南京农业大学沈文飚、苏久厂
检测离子/分子指标
Na+、K+、H+
检测样品
拟南芥根（距根尖400 μm根表上的点）
中文摘要（谷歌机翻）
褪黑素（MT）在盐分胁迫耐受性中发挥积极作用。但是，调节MT的上游信号组件知之甚少。在这里，我们报告内源性MT在拟南芥的盐度响应中作用于分子氢（H2）的下游。来自莱茵衣藻的富氢水的添加和hydroase1基因（CrHYD1）的表达增加了内源性H2和MT水平，并提高了耐盐性。没有血清素N-乙酰基转移酶基因（SNAT）时，未观察到这些结果。H2增加了野生型和CrHYD1品系中SNAT转录物的水平，其中Na+/K+比率较低，而离子运输相关基因转录物的水平较高。在atsnat/CrHYD1-4杂交种中未观察到这些变化。在CrHYD1植物中观察到的MT依赖性Na+外排增加，至少部分是由于跨质膜的Na+/H+逆向转运增强所致。在atsnat/CrHYD1-4杂交种中，内源性H2诱导的MT依赖离子和氧化还原稳态的调节受到损害。综上所述，这些结果表明，MT诱导的盐度耐受性是由H2信号级联诱导的，该信号级联响应盐度调节离子和氧化还原稳态。
离子/分子流实验处理方法
5日龄拟南芥幼苗， ① 135 mM NaCl处理2 d ② 135 mM NaCl实时处理 ③ 500 μM原钒酸盐（PM H+-ATPase抑制剂）处理30 min ④ 100 μM阿米洛利（Na+/H+逆向转运蛋白抑制剂）处理30 min
离子/分子流实验结果
在对照条件下，WT、CrHYD1-3、CrHYD1-4、atsnat/CrHYD1-4和atsnat幼苗之间的净Na+、H+和K+流速差异不显著（图1A-C）。在NaCl胁迫下，CrHYD1-3和CrHYD1-4植株根系Na+外排速率和H+内流速率均高于WT（图1A, B）。同时，atsnat/CrHYD1-4杂交种与WT的Na+外排速率和H+内流速率变化差异不显著。相反，atsnat根中的Na+外排速率和H+内流速率低于atsnat/CrHYD1-4杂交种和WT。研究还观察到CrHYD1-3和CrHYD1-4植株的根表现出比WT更低的净K+外排速率（图1C），而atsnat/CrHYD1-4根中的K+外排速率与WT相同。与WT和atsnat/CrHYD1-4相比，在atsnat根中也观察到更高的净K+外排速率（图1C）。 接下来，研究监测了盐胁迫对拟南芥根系实时K+流速的影响。如图1D所示，与WT相比，CrHYD1-3和CrHYD1-4的实时K+流速对NaCl实时处理的敏感性较低。但是，atsnat/CrHYD1-4的实时K+外排速率与WT相似。相反，与atsnat/CrHYD1-4和WT植物相比，atsnat突变体具有更高的实时K+外排速率。另外，NaCl实时处理期间根系中K+流速的平均值也显示出类似的趋势（图1E）。综上，褪黑素（Melatonin，MT）可能在盐胁迫下对内源性H2诱导的离子转运起积极的调节作用。
图1. 幼苗根系稳态和实时离子流速的变化情况
在NaCl胁迫下，检测了质膜转运体抑制剂对WT，CrHYD1-3，CrHYD1-4，assnat/CrHYD1-4和atsnat幼苗根中Na+、H+或K+流速的影响。当NaCl处理的根用原钒酸盐或阿米洛利处理时，尤其是阿米洛利对Na+外排的抑制更为明显（图2A）。类似地，H+内流被原钒酸盐或阿米洛利阻断，尤其是原钒酸盐（图2B）。这些结果表明MT介导的Na+外排，部分通过Na+/H+逆向转运蛋白穿过质膜，对内源性H2诱导的耐盐性起重要作用。同样，上述结果也表明，在拟南芥内源性H2诱导的盐耐受性中，液泡Na+区隔化的能力增加，并通过MT诱导的定位于液泡膜的Na+/H+逆向转运体表达得到证实。一些研究报道表明，盐诱导的K+流速由PM H+-ATPase介导。此外，Na+/H+逆向转运体也可能介导盐胁迫下的K+运输。在本研究中，原钒酸盐和阿米洛利不同程度地增加了NaCl胁迫下拟南芥的K+外排速率（图2C）。
图2. NaCl胁迫下原钒酸盐和阿米洛利对Na+、H+和K+净流速的影响
其他实验结果
MT在内源性H2介导的拟南芥耐盐性中起下游信号分子的作用。 MT在内源性H2诱导的离子稳态中发挥作用，对耐盐性具有积极作用。 MT介导的抗氧化防御是拟南芥内源H2诱导的耐盐性所必需的。
结论
这项研究的结果表明，在涉及内源性H2和MT的网络中，这些参与者调节离子和氧化还原稳态，最终增强耐盐性（图3）。该研究表明，内源性H2引发的SNAT依赖性MT的产生，至少有一部分是耐盐性所必需的。内源性H2是如何调控MT的合成的，目前仍未完全了解。响应盐胁迫，H2和MT均可用于胁迫诱导的信号传导途径，其他共享的转导成分可能在替代途径上发挥积极的调节作用。所以，应探讨内源H2提高植物耐盐性的其他下游信号。针对这一问题，还需要进一步研究。
图3. 拟南芥幼苗耐盐模型的建立：内源H2和MT之间的相互作用
测试液
0.1 mM CaCl2, 0.1 mM KCl, 0.1 mM NaCl, 0.3 mM MES, pH 6.5
关键词：拟南芥；内源H2；褪黑素；耐盐性
PCE南农沈文飚：NMT发现内源氢提升质子泵及Na-H逆向转运体活性促植物耐盐 | 
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