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【成果回顧】西北研究院：NMT發(fā)現(xiàn)FAD3通過(guò)亞麻酸調(diào)節(jié)Ca2+信號(hào)
基本信息
主題：NMT發(fā)現(xiàn)FAD3通過(guò)亞麻酸調(diào)節(jié)Ca2+信號(hào)增強(qiáng)煙草對(duì)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(tái)：NMT水旱脅迫創(chuàng)新平臺(tái)
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(cè)離子/分子指標(biāo)
Ca2+
檢測(cè)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(guò)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(duì)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(guò)酵母中的異源表達(dá)來(lái)驗(yàn)證。煙草中CbFAD3的過(guò)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(dòng)性，并增強(qiáng)了植物對(duì)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(hào)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(guò)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(guò)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(duì)煙草中多種脅迫的耐受性。這與先前的觀察結(jié)果形成對(duì)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(shuō)明CbFAD3-過(guò)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(hào)傳遞。
圖1. CbFAD3轉(zhuǎn)基因和WT煙草在不同處理下Ca2+流速的動(dòng)態(tài)變化。正值代表Ca2+外排，負(fù)值代表Ca2+吸收。
測(cè)試液
儀器采購(gòu)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(gòu)了美國(guó)揚(yáng)格公司的非損傷微測(cè)系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：ω-3FAD基因；高山離子芥；多重脅迫耐受性；Ca2+信號(hào)通路；ROS；脅迫響應(yīng)基因