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基本信息

主題：NMT發(fā)現(xiàn)FAD3通過亞麻酸調(diào)節(jié)Ca²⁺信號增強(qiáng)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(chuàng)新平臺

標(biāo)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(tài)環(huán)境資源研究院石玉蘭

檢測離子/分子指標(biāo)

Ca²⁺

檢測樣品

1周齡WT和轉(zhuǎn)基因煙草根（距根尖300~400 μm根表上的點(diǎn)）

ω-3脂肪酸去飽和酶（FADs）被認(rèn)為主要通過亞麻酸（C18:3）誘導(dǎo)的膜穩(wěn)定作用促進(jìn)植物抗逆性，但缺乏對其在脅迫適應(yīng)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(xiàn)出與擬南芥AtFAD3高度同一性的CbFAD3被非生物脅迫上調(diào)。其功能通過酵母中的異源表達(dá)來驗(yàn)證。煙草中CbFAD3的過量表達(dá)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(qiáng)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(dǎo)質(zhì)膜Ca²⁺-ATPase的持續(xù)活化，從而改變應(yīng)激誘導(dǎo)的Ca²⁺信號傳導(dǎo)。與C18:3水平正相關(guān)的活性氧（ROS）清除系統(tǒng)也在轉(zhuǎn)基因系中被激活。微陣列分析顯示過表達(dá)CbFAD3的植物增加了應(yīng)激反應(yīng)基因的表達(dá)，其中大多數(shù)受C18:3，Ca²⁺或ROS的影響。CbFAD3一起通過C18:3誘導(dǎo)的膜，Ca²⁺，ROS和應(yīng)激反應(yīng)基因的整合調(diào)節(jié)賦予對煙草中多種脅迫的耐受性。這與先前的觀察結(jié)果形成對比，之前的觀察結(jié)果僅僅將脅迫耐受性歸因于膜穩(wěn)定。

離子/分子流實(shí)驗(yàn)處理

15% PEG6000和200 mM NaCl實(shí)時(shí)處理

當(dāng)15%PEG實(shí)施脅迫時(shí)，煙草根尖Ca²⁺外排速率瞬時(shí)增加，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)基因植株也觀察到較高的Ca²⁺外排速率（142.0~156.8%）（圖1C），結(jié)合[Ca²⁺]_cyt結(jié)果說明CbFAD3-過表達(dá)植物中PM Ca²⁺-ATPase的持續(xù)激活改變了早期脅迫時(shí)誘導(dǎo)的Ca²⁺信號傳遞。

圖1. CbFAD3轉(zhuǎn)基因和WT煙草在不同處理下Ca²⁺流速的動態(tài)變化。正值代表Ca²⁺外排，負(fù)值代表Ca²⁺吸收。

測試液

儀器采購信息

據(jù)中關(guān)村NMT產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟了解，甘肅地區(qū)的蘭州大學(xué)所于2016年、2019年采購了美國揚(yáng)格公司的非損傷微測系統(tǒng)。