Chemosphere:不同根區及根毛長度在高/非高積累生態型東南景天中的鎘吸收特徵 | NMT植物重金屬創新科研平臺

2021-01-14 中關村NMT聯盟

NMT作為生命科學底層核心技術，是建立活體創新科研平臺的必備技術。2005年~2020年，NMT已紮根中國15年。2020年，中國NMT銷往瑞士蘇黎世大學，正式打開歐洲市場。

主題：不同根區及根毛長度在高/非高積累生態型東南景天中的鎘吸收特徵

標題：Cd-induced difference in root characteristics along root apex contributes to variation in Cd uptake and accumulation between two contrasting ecotypes of Sedum alfredii

Cd2+流實驗處理方法：

不同生態型東南景天在0 或25μM Cd(NO3)2處理7天

Cd2+流實驗測試液成份：
0.025mM CdCl2，0.1mM KCl，pH5.8


一作視頻講解：ABA可抑制超富集東南景天對Cd的吸收



根尖是水分和離子吸收最活躍的部分，但是，人們對根部特徵的沿根尖的縱向變化以及金屬在高蓄積物中吸收的後果知之甚少。

在這裡，我們比較了鎘（Cd）引起的兩種生態型東南景天草根尖的縱向變化，並評估了它們對Cd吸收的影響。在鎘處理下，隨著時間的推移，非高蓄積生態型（NHE）的細胞死亡開始從表皮到石碑，死細胞數量明顯高於高蓄積生態型（HE）。Cd誘導NHE根尖周圍的邊界樣細胞（BLC）的存在阻止了Cd進入根，但是在HE根尖幾乎沒有觀察到BLC。

此外，與HE相比，Cd處理的NHE在分生區和伸長區的比例分別降低了76％和52％，導致這些區的Cd流入量減少，Cd螢光強度降低。在分化區，與HE相比，Cd誘導NHE的根毛（RHs）更早開始，RHs密度更低，RHs長度更短，RHs半徑更厚，並且單核細胞少。與HE相比，這些顯著的變化導致NHE RH中的Cd流入量減少，Cd螢光強度降低。

此外，暴露於Cd下的細胞壁厚度下降導致HE細胞壁中較少的細胞壁鍵合Cd。因此，Cd誘導的根部特徵以及根尖的改變導致了兩種生態型苜蓿鏈球菌對Cd吸收和積累的差異。

Figure 6. Cd2+ influx andlocalization in different root zones along root apex of hyperaccumulatingecotype (HE) and non-hyperaccumulating ecotype (NHE) of Sedum alfredii.Two ecotypes were cultivated in a nutrient solution containing 0 or 25 μM Cd(NO3)2 (Cd0, Cd 25) for 7d. (A) the Cd localization in root apex was visualized by fluorescence ofLeadmiumTM Green AM dye in HEand NHE. FL, fluorescence 591 images; BF, brightfield images. Bars, 100 mm. (B) net Cd2+ influx in root cap (r zone), meristematic zone (m zone)and elongation zone (e zone) of HE and NHE. (C) the Cd localization in roothairs within different distance from root tip was visualized by fluorescence ofLeadmiumTM Green AM dye in HEexposed to 25 μM Cd(NO3)2. (D) net Cd2+ influx in root hairs within different distance from roottip of HE and NHE. (E) correlation between root hair length and net Cd2+ influx in roothairs of HE and NHE. Error bars represent means ± SE (n = 15). * indicatessignificant differences between ecotypes at P<0.05 (Student’s t-test).



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The root apex is the most active part for water and ions uptake, however, longitudinal alterations in root characteristics along root apex and consequences for metal uptake in hyperaccumulator are poorly understood.

Here, we compared cadmium (Cd)-induced  longitudinal alterations in root apex of two ecotypes of Sedum alfredii and assess their effects on Cd uptake. Under Cd treatment, cell death began from epidermis to the stele in non-hyperaccumulating ecotype (NHE) over time, and the number of dead cells was significantly higher than that in hyperaccumulating ecotype (HE). Cd-induced the presence of border-like cells (BLCs) surrounding the root tip of NHE prevented Cd from entering roots, however, almost no BLCs were observed in the root tip of in HE.

Besides, Cd-treated NHE exhibited 76% and 52% decrease in the proportions of meristematic and elongation zone, respectively, resulting in lower Cd influx and less intensive Cd-fluorescence in these zones, as compared with HE. In the differentiation zone, Cd induced earlier initiation of root hairs (RHs), lower RHs-density, shorter RHs-length, thicker RHs-radius and less trichoblasts in NHE than those in HE. These remarkable variations led to less Cd influx and lower intensity of Cd-fluorescence in RHs of NHE  than those of HE.

Furthermore, decline in cell wall thickness under Cd exposure resulted in less cell-wall-bond Cd in the cell wall of HE. Therefore, Cd-induced alterations in root characteristics alongside root apex contributed to the difference in Cd uptake and accumulation between two ecotypes of S. alfredii.


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文章連結： 

https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.125290



 2019版《NMT論文集》已出版



關鍵詞：非損傷微測技術，Cd2+流速，東南景天，重金屬


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