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根系是陆生植物的重要营养器官,在植物的生长发育过程中有着不可估量的作用,除了能固定植物外,还能从土壤中吸收各种营养物质,分泌有机物质,与微生物相互作用,根毛的存在进一步增加了其作用的表面积。根毛的生长发育过程是典型的极性生长,对此前人已有较多的研究,但其机制及其影响因素还有待进一步的探讨。 氮是植物所需的大量元素之一,铵态氮和硝态氮是植物根系吸收氮的主要形态,它们除了能够提供给植物营养外,还对植物根系形态的建成有一定的影响作用。AtRHED是一个丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,生物信息学分析该蛋白是一个膜蛋白,拥有膜外区,跨膜区及胞内激酶区。本实验室前期研究发现AtRHED基因缺失的突变体表现为根毛长度的极度变短,而在缺乏铵离子的培养基中表型能够得到恢复,表明AtRHED可能与铵离子共同作用参与调控根毛的生长发育。 本研究首先改良并优化了根毛细胞原生质体的分离方法,然后根据拟南芥叶肉细胞液泡的分离方法,成功分离出拟南芥根毛细胞的活体液泡,之后利用膜片钳技术,首先确定了在模式植物拟南芥中记录铵离子电流的方法,然后又记录了野生型和AtRHED基因缺失的突变体在全细胞模式和全液泡模式下的铵离子电流,结果发现野生型与突变体相比,在细胞膜上,向内透过较少的铵离子,液泡膜上向内透过较多的铵离子,而突变体恰恰相反,铵离子大量透过细胞膜进入细胞,很少通过液泡膜进入液泡,差异明显,因此可知突变体与野生型根毛生长发育的差异与此有关。 综上所述,AtRHED通过调控NH4+的吸收及其在根毛细胞中的分布变化来参与调控根毛的生长发育。