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【成果回顧】西北研究院:NMT發現FAD3通過亞麻酸調節Ca2+信號

閱讀:689        發布時間:2021-9-3


基本信息

主題:NMT發現FAD3通過亞麻酸調節Ca2+信號增強煙草對多重脅迫的耐受性

期刊:Journal of Experimental Botany

影響因子:5.354(2018年)

研究使用平臺NMT水旱脅迫創新平臺

標題:Integrated regulation triggered by a cryophyte ω-3 desaturase gene confers multiple-stress tolerance in tobacco

者:中科院西北生態環境資源研究院石玉蘭


檢測離子/分子指標

Ca2+


檢測樣品

1周齡WT和轉基因煙草根(距根尖300~400 μm根表上的點





中文摘要


ω-3脂肪酸去飽和酶(FADs)被認為主要通過亞麻酸(C18:3)誘導的膜穩定作用促進植物抗逆性,但缺乏對其在脅迫適應中的作用的綜合分析。研究從低溫植物高山離子芥Chorispora bungeana)中分離出微粒體ω-3 FAD基因(CbFAD3),并闡明其在脅迫耐受中的功能。表現出與擬南芥AtFAD3高度同一性的CbFAD3被非生物脅迫上調。其功能通過酵母中的異源表達來驗證。煙草中CbFAD3的過量表達在葉和根中組成性地增加了C18:3,這保持了膜的流動性,并增強了植物對冷,干旱和鹽脅迫的耐受性。值得注意的是,組成型增加的C18:3誘導質膜Ca2+-ATPase的持續活化,從而改變應激誘導的Ca2+信號傳導。與C18:3水平正相關的活性氧(ROS)清除系統也在轉基因系中被激活。微陣列分析顯示過表達CbFAD3的植物增加了應激反應基因的表達,其中大多數受C18:3,Ca2+或ROS的影響。CbFAD3一起通過C18:3誘導的膜,Ca2+,ROS和應激反應基因的整合調節賦予對煙草中多種脅迫的耐受性。這與先前的觀察結果形成對比,之前的觀察結果僅僅將脅迫耐受性歸因于膜穩定




離子/分子流實驗處理


15% PEG6000和200 mM NaCl實時處理




離子/分子流實驗結果

當15%PEG實施脅迫時,煙草根尖Ca2+外排速率瞬時增加,轉基因株系的Ca2+外排速率是WT植株的0.9~1.4倍(圖1A)。在200 mM NaCl脅迫下,轉基因植株也觀察到較高的Ca2+外排速率(142.0~156.8%)(圖1C),結合[Ca2+]cyt結果說明CbFAD3-過表達植物中PM Ca2+-ATPase的持續激活改變了早期脅迫時誘導的Ca2+信號傳遞

2021.09.03-wenxian-03.jpg

2021.09.03-wenxian-04.png


圖1. CbFAD3轉基因和WT煙草在不同處理下Ca2+流速的動態變化正值代表Ca2+外排,負值代表Ca2+吸收。




測試液


0.05 mM CaCl2, 0.1 mM KCl, 0.1 mM MES, pH 6.0





儀器采購信息


據中關村NMT產業聯盟了解,甘肅地區的蘭州大學所于2016年、2019年采購了美國揚格公司的非損傷微測系統。



關鍵:ω-3FAD基因;高山離子芥;多重脅迫耐受性;Ca2+信號通路;ROS;脅迫響應基因


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