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Crop J南农张阿英:NMT发现CBL5促盐胁迫下根排Na+为CBLs通过调节Na+稳态促谷子耐盐提供直接证据


微信原图文

感谢本文通讯作者,中国林科院国家林业和草原局盐碱地研究中心杨秀艳副研究员校稿

 

基本信息

主题:NMT发现CBL5促盐胁迫下根排Na+为CBLs通过调节Na+稳态促谷子耐盐提供直接证据

期刊:The Crop Journal

影响因子:4.407

研究使用平台NMT植物耐盐创新平台

标题:Calcineurin B-like protein 5 (SiCBL5) in Setaria italica enhances salt tolerance by regulating Na+ homeostasis

者:南京农业大学张阿英、颜景畏、杨澜

 

检测离子/分子指标

Na+

 

检测样品

谷子根(距根尖600 μm根表上的点)

 

中文摘要(谷歌机翻)

 

盐分是一种主要的非生物胁迫因素,会抑制植物生长,严重限制农业生产力。植物通过钙调磷酸酶B样蛋白(CBLs)调节盐的吸收。尽管在拟南芥中已经对CBLs响应盐胁迫的作用机制进行了深入研究,但其在谷子(Setaria italica)中的作用还不清楚。谷子的基因组编码了7个CBLs,其中只有SiCBL4被证明参与了对盐的响应。在拟南芥sos3-1突变体中过表达SiCBL5恢复了其盐敏感表型,而其他SiCBLsSiCBL1, SiCBL2, SiCBL3,SiCBL6, and SiCBL7)则没有恢复Atsos3-1突变体的盐敏感表型。SiCBL5含有N-豆蔻酰化基序并位于质膜中。在谷子中过表达SiCBL5提高了其耐盐性,但敲低该基因增加了植株的盐敏感性。酵母双杂和萤火虫荧光素酶互补成像实验表明,SiCBL5在体内外与SiCIPK24发生了物理交互作用。SiCBL5SiCIPK24SiSOS1在酵母中的共表达赋予了高耐盐的表型。在盐胁迫条件下,与野生型植株相比,过表达SiCBL5的植株表现出较低的Na+积累量和较强的Na+外排能力,RNAi-SiCBL5植株的Na+积累量较高,Na+外排能力较弱。这些结果表明,SiCBL5通过调节Na+稳态赋予了谷子耐盐性

 

 

离子/分子流实验处理

 

3日龄谷子幼苗100 mM NaCl理24 h

 

离子/分子流实验结果

由于SiCBL5在根中的高表达表明SiCBL5可能影响根中Na+的外排,故采用非损伤微测技术(NMT)检测根中Na+的外排速率。NaCl预处理的野生型和SiCBL5转基因植株的所有根系均表现出Na+外排的特性。RNAi-SiCBL5植株根系Na+外排速率明显弱于野生型,SiCBL5过表达植株根系Na+外排速率明显强于野生型(图1)


图1. SiCBL5对谷子Na+外排的影响。正值代表Na+外排。

 

其他实验结果

 

  • SiCBL1-YFP、SiCBL2-YFP和SiCBL3-YFP这三种蛋白存在于液泡膜中。SiCBL4和SiCBL5仅与质膜定位标记物一起定位于质膜中。在细胞膜、细胞质和细胞核中检测到SiCBL6-YFP和SiCBL7-YFP的信号

  • SiCBL5和SiCBL4恢复了Atsos3-1突变体的盐敏感表型

  • SiCBL4和SiCBL5均与AtCBL4功能同源

  • SiCBL5提高了谷子的耐盐性,在耐旱性方面也可能发挥作用,但是对高温胁迫没有积极响应

  • SiCBL5在体外和体内与SiCIPK24互作

  • SiCBL5-SiCIPK24影响了酵母细胞中SiSOS1的功能

    

结论

在谷子中过表达SiCBL5提高了其耐盐性,而敲除SiCBL5则增加了其盐敏感性。SiCBL5通过调节Na+稳态增加耐盐性。本研究为阐明CBLs在植物中的功能及植物耐盐机制提供了参考

 

 

测试液

 

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

 

仪器采购信息

 

据中关村NMT产业联盟了解,江苏地区的南京农业大学于2018年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统

 

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.cj.2021.06.006

 

关键谷子;SiCBL5;盐耐受;Na+稳态