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PCP李銀心：NMT發現鹽脅迫下磷脂酰絲氨酸合酶可促植物保鉀緩解質膜
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*技術。2005年~2020年，NMT已扎根中國15年。2020年，中國NMT銷往瑞士蘇黎世大學，正式打開歐洲市場。
基本信息
主題：NMT發現鹽脅迫下磷脂酰絲氨酸合酶可促植物保鉀緩解質膜去極化
期刊：Plant & Cell Physiology
影響因子：4.062
研究使用平臺：NMT植物耐鹽創新平臺
標題：Phosphatidylserine Synthase from Salicornia europaea Is Involved in Plant Salt Tolerance by Regulating Plasma Membrane Stability
作者：中科院植物所李銀心、呂素蓮、臺方
檢測離子/分子指標
K+
檢測樣品
鹽角草根細胞
中文摘要（谷歌機翻）
鹽誘導的脂類改變在許多植物物種中已有報道，然而，脂類生物合成和代謝如何調控，脂類在植物耐鹽性中如何發揮作用的研究卻少得多。在本研究中，鹽角草細胞質膜（PM）中磷脂酰絲氨酸（PS）含量明顯高于擬南芥。隨后從鹽角草中分離到一個編碼磷脂酰絲氨酸合成酶（PSS）的基因，命名為SePSS。多重比對和系統發育分析表明，SePSS屬于堿基交換型PSS，位于內質網。在400或800 mM NaCl脅迫下，SePSS在鹽角草懸浮細胞中的失活導致PS含量降低，細胞存活率降低，PM去極化和K+外排增加。相比之下，SePSS的上調導致擬南芥PS和磷脂酰乙醇胺（PE）水平升高，耐鹽性增強，同時轉基因株系中活性氧積累比WT低，膜損傷較少，PM去極化較少，K+/Na+較高。這些結果表明，PS水平與植物耐鹽性呈正相關，SePSS通過調節PS水平參與植物耐鹽性，進而調節PM電位和通透性，維持離子穩態。本研究的工作內容為改善植物在多重脅迫下的生長提供了一個潛在的策略。
離子/分子流實驗處理
0、400、800 mM NaCl處理2 h
離子/分子流實驗結果
鹽脅迫下，植物的PM常常會發生去極化，導致K+從細胞中滲出。為了研究SePSS在鹽脅迫下調節膜電位的可能作用，分別用0、400和800 mM NaCl處理空載體（empty vector，EV）細胞和SePSS-RNAi細胞。采用非損傷微測技術（NMT）檢測K+凈流速，與無鹽處理相比，400和800 mM NaCl處理使EV細胞K+內流減少，800 mM NaCl處理使SePSS-RNAi細胞K+由內流轉為外排（圖1）。這些結果表明，敲除SePSS可能會加劇NaCl誘導的PM去極化，從而導致K+從細胞中滲漏。
圖1. 在不同NaCl濃度下鹽角草細胞的凈K+流速
其他實驗結果
- 鹽脅迫下，PM中PS含量增加，鹽角草的PS含量明顯高于擬南芥。
- SePSS編碼一種位于內質網的磷脂酰絲氨酸合成酶。
- 鹽處理可誘導SePSS表達。
- 敲除鹽角草細胞中的SePSS導致耐鹽性降低。
- 過表達SePSS增加了擬南芥PM中PS和PE的表達。
- 過表達SePSS使擬南芥的膜損傷更小，耐鹽性更高。
- 鹽脅迫下轉基因擬南芥根系PM去極化發生較少。
- 鹽脅迫下轉基因擬南芥K+積累增加，Na+積累減少。
結論
本研究結果表明，組成性（constitutively）高的PS含量有利于鹽角草的耐鹽性。SePSS通過調節PS水平參與植物耐鹽性。PS含量的增加可以維持PM的去極化和膜的通透性，從而維持PM的穩定性，進而維持鹽脅迫下K+/Na+的穩態。考慮到PM的特性，本研究的工作內容可能為改善植物在多重脅迫下的生長提供一個潛在的策略。對可以與PS相互作用的蛋白質的進一步研究將增進本研究對PS在植物耐鹽性中的作用的了解。此外，未來研究鹽角草對鹽脅迫響應的膜脂重塑模式，可為該物種其他脂類的作用及其鹽適應機制提供重要的認識。
測試液
0.5 mM KCl, 0.2 mM CaCl2, 2.5% sucrose , pH 5.7
儀器采購信息
據中關村NMT產業聯盟了解，中國科學院植物研究所于2016年采購了美國揚格公司的非損傷微測系統。
關鍵詞：去極化；膜通透性；磷脂酰絲氨酸；質膜；鹽角草；鹽脅迫