拟南芥对Al3+和低pH响应的离子转运机制

        土壤的酸性是限制植物分布的重要因素，世界上超过40%的耕地是酸性土壤。在酸性土壤中，作物生长受到不同的毒性（H⁺ , Al³⁺ , Mn²⁺ ）和营养物质的影响，在这些复杂的因素中，Al³⁺ 和H⁺ 的毒性与植物的生长具有高度的相关性。植物的铝毒性主要是当土壤中的pH低于4.5时的Al³⁺ 的作用。因此，为了繁育出更加忍耐酸性土壤的植物，有必要研究H⁺ 和Al³⁺ 的毒性机制。

        澳大利亚的科学家使用非损伤微测技术研究了拟南芥对Al³⁺ 和低pH响应的离子转运机制。Al³⁺ 毒性早期的症状是抑制了根的生长，随后发现低pH减小了H⁺ 内流进入根组织，引起了细胞质的酸化。相反，低pH和Al³⁺ 共同胁迫减小了伸长区的H⁺ 内流，诱导了成熟区的H⁺ 外流，导致了细胞所有区域的碱化。低pH诱导了伸长区根际pH的增加，但是低pH和Al³⁺ 共同胁迫导致了所有根部区域的pH下降。低pH胁迫减轻了K+的外流，诱导了质膜的去极化，低pH和Al³⁺ 共同胁迫显著减少了质膜去极化。处理60min后，低pH引起了质膜去极化，但是低pH和Al³⁺ 共同胁迫引起了质膜的超极化。

        这项研究发现了低pH和Al³⁺ 毒害对根组织和根际的影响有差异，低pH和Al³⁺ 减少了野生型拟南芥根部增加酸性环境中根际pH的能力。这可能为研究植物适应非生物胁迫的不同机制提供了基础。