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Beneficial role of acetylcholine in chlorophyll metabolism and photosynthetic gas exchange in Nicotiana benthamiana seedlings under salinity stress.
Plant Biology ( IF 3.9 ) Pub Date : 2020-01-12 , DOI: 10.1111/plb.13079 C Qin 1 , M A Ahanger 1 , J Zhou 2 , N Ahmed 3 , C Wei 4 , S Yuan 5 , M Ashraf 6, 7 , L Zhang 1
Plant Biology ( IF 3.9 ) Pub Date : 2020-01-12 , DOI: 10.1111/plb.13079 C Qin 1 , M A Ahanger 1 , J Zhou 2 , N Ahmed 3 , C Wei 4 , S Yuan 5 , M Ashraf 6, 7 , L Zhang 1
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Acetylcholine (ACh) is believed to improve plant growth. However, regulation at biochemical and molecular levels is largely unknown. The present study investigated the impact of exogenously applied ACh (10 µm) on growth and chlorophyll metabolism in hydroponically grown Nicotiana benthamiana under salt stress (150 mm NaCl). Salinity reduced root hydraulic conductivity while ACh-treated seedlings exhibited a significant increase, resulting in increased relative water content. Salinity induced a reduction in chlorophyll biosynthetic intermediates, such as protoporphyrin-IX, Mg-photoporphyrin-IX and protochlorophyllide, which were significantly ameliorated in the presence of ACh. This influence of ACh on chlorophyll synthesis was confirmed by up-regulation of HEMA1, CHLH, CAO and POR genes. Gas exchange parameters, i.e. stomatal conductance, internal CO2 concentration and transpiration rate, increased with ACh, thereby alleviating the salinity effects on photosynthesis. In addition, the salinity-induced enhancement of lipid peroxidation declined after ACh treatment through modulation of the activity of the assayed antioxidant enzymes (superoxide dismutase and peroxidase). Importantly, ACh significantly reduced the uptake of Na and increased uptake of K, resulting in a decline in the Na/K ratio. Results of the present study indicate that ACh can be effective in ameliorating NaCl-induced osmotic stress, altering chlorophyll metabolism and thus photosynthesis by maintaining ion homeostasis, hydraulic conductivity and water balance.
中文翻译:
盐碱胁迫下乙酰胆碱对本氏烟草幼苗叶绿素代谢和光合气体交换的有益作用。
乙酰胆碱(ACh)被认为可以改善植物的生长。但是,在生化和分子水平上的调节在很大程度上是未知的。本研究调查了外源施用的ACh(10 µm)对盐胁迫(150 mm NaCl)下无土栽培烟草本生烟草的生长和叶绿素代谢的影响。盐度降低了根系的水力传导率,而经ACh处理的幼苗表现出明显的增加,导致相对含水量增加。盐度引起叶绿素生物合成中间体的减少,例如原卟啉-IX,Mg-光卟啉-IX和原叶绿素,在ACh的存在下显着改善。HCh1,CHLH,CAO和POR基因的上调证实了ACh对叶绿素合成的影响。气体交换参数,即气孔导度 内部的二氧化碳浓度和蒸腾速率随ACh的增加而增加,从而减轻了盐度对光合作用的影响。此外,盐碱诱导的ACh处理后,脂质过氧化作用的增强通过调节所测定的抗氧化酶(超氧化物歧化酶和过氧化物酶)的活性而下降。重要的是,ACh显着降低了Na的吸收并增加了K的吸收,导致Na / K比下降。本研究结果表明,ACh可通过维持离子稳态,水力传导性和水平衡来有效缓解NaCl引起的渗透胁迫,改变叶绿素代谢并因此光合作用。ACh处理后,盐度诱导的脂质过氧化增强作用通过调节被测抗氧化酶(超氧化物歧化酶和过氧化物酶)的活性而降低。重要的是,ACh显着降低了Na的吸收并增加了K的吸收,导致Na / K比下降。本研究结果表明,ACh可通过维持离子稳态,水力传导性和水平衡来有效缓解NaCl引起的渗透胁迫,改变叶绿素代谢并因此光合作用。ACh处理后,盐度诱导的脂质过氧化增强作用通过调节被测抗氧化酶(超氧化物歧化酶和过氧化物酶)的活性而降低。重要的是,ACh显着降低了Na的吸收并增加了K的吸收,导致Na / K比下降。本研究结果表明,ACh可通过维持离子稳态,水力传导性和水平衡来有效缓解NaCl引起的渗透胁迫,改变叶绿素代谢并因此光合作用。
更新日期:2020-01-12
中文翻译:
盐碱胁迫下乙酰胆碱对本氏烟草幼苗叶绿素代谢和光合气体交换的有益作用。
乙酰胆碱(ACh)被认为可以改善植物的生长。但是,在生化和分子水平上的调节在很大程度上是未知的。本研究调查了外源施用的ACh(10 µm)对盐胁迫(150 mm NaCl)下无土栽培烟草本生烟草的生长和叶绿素代谢的影响。盐度降低了根系的水力传导率,而经ACh处理的幼苗表现出明显的增加,导致相对含水量增加。盐度引起叶绿素生物合成中间体的减少,例如原卟啉-IX,Mg-光卟啉-IX和原叶绿素,在ACh的存在下显着改善。HCh1,CHLH,CAO和POR基因的上调证实了ACh对叶绿素合成的影响。气体交换参数,即气孔导度 内部的二氧化碳浓度和蒸腾速率随ACh的增加而增加,从而减轻了盐度对光合作用的影响。此外,盐碱诱导的ACh处理后,脂质过氧化作用的增强通过调节所测定的抗氧化酶(超氧化物歧化酶和过氧化物酶)的活性而下降。重要的是,ACh显着降低了Na的吸收并增加了K的吸收,导致Na / K比下降。本研究结果表明,ACh可通过维持离子稳态,水力传导性和水平衡来有效缓解NaCl引起的渗透胁迫,改变叶绿素代谢并因此光合作用。ACh处理后,盐度诱导的脂质过氧化增强作用通过调节被测抗氧化酶(超氧化物歧化酶和过氧化物酶)的活性而降低。重要的是,ACh显着降低了Na的吸收并增加了K的吸收,导致Na / K比下降。本研究结果表明,ACh可通过维持离子稳态,水力传导性和水平衡来有效缓解NaCl引起的渗透胁迫,改变叶绿素代谢并因此光合作用。ACh处理后,盐度诱导的脂质过氧化增强作用通过调节被测抗氧化酶(超氧化物歧化酶和过氧化物酶)的活性而降低。重要的是,ACh显着降低了Na的吸收并增加了K的吸收,导致Na / K比下降。本研究结果表明,ACh可通过维持离子稳态,水力传导性和水平衡来有效缓解NaCl引起的渗透胁迫,改变叶绿素代谢并因此光合作用。