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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

作者：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）

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

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。

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

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。