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4月8日,某研究所将NMT技术应用于钙信号研究,测试样品为小麦,测试指标为Ca2+,在旭月研究院完成实验。| 5月9号,某研究院将NMT技术应用于逆境生理领域,测试样品为黄瓜幼苗,测试指标为NO3-、NH4+,在旭月研究院完成实验。| 6月2号,某研究院将NMT技术应用于逆境胁迫领域,测试样品为棉花苗,测试指标为Ca2+、H+、K+、Na+、IAA,在旭月研究院完成实验。| 6月5号,某研究院将NMT技术应用于植物逆境领域,测试样品为苜蓿,测试指标为K+,在旭月研究院完成实验。| 6月9号,某研究所将NMT技术应用于水稻逆境领域,测试样品为水稻,测试指标为Na+、Ca2+,在中国科学院植物研究所完成实验。| 6月11号,某研究院将NMT技术应用于植物抗逆领域,测试样品为酵母细胞,测试指标为IAA,在旭月研究院完成实验。| 6月16号,某高校将NMT技术应用于昆虫研究,测试样品为昆虫,测试指标为Ca2+、K+,在旭月研究院完成实验。| 6月19号,某研究院将NMT技术应用于植物抗逆领域,测试样品为拟南芥,测试指标为Ca2+,在旭月研究院完成实验。|

New Phytol于彦春/武丽敏:NMT发现KAR酶失活致热激后叶肉吸Ca失调为KAR酶通过调节胁迫信号赋予水稻耐热性提供证据


微信原图文

 

 

基本信息

主题:NMT发现KAR酶失活致热激后叶肉吸Ca失调为KAR酶通过调节胁迫信号赋予水稻耐热性提供证据

期刊:New Phytologist

影响因子:8.512

研究使用平台NMT温度胁迫创新平台

标题:A β-Ketoacyl carrier protein reductase confers heat tolerance via the regulation of fatty acid biosynthesis and stress signaling in rice

者:杭州师范大学武丽敏、于彦春、陈飞,西悉尼大学陈仲华,中国水稻研究所Guojun Dong

 

检测离子/分子指标

Ca2+

 

检测样品

水稻叶肉细胞

 

 

中文摘要(谷歌机翻)

 

热胁迫是影响作物生长和生产力的重大环境威胁。然而,与植物对热胁迫响应相关的分子机制还不清楚。在此,本研究鉴定了一个水稻热胁迫敏感突变体hts1HTS1编码一种类囊体膜定位的β-酮脂酰载体蛋白还原酶(β-ketoacyl carrier proteinreductase,KAR)参与de novo脂肪酸生物合成。系统发育和生物信息学分析表明,HTS1可能起源于轮藻,在陆生植物中进化保守。热稳定的HTS1主要在绿色组织中表达,受热胁迫诱导强烈,但对盐度、低温和干旱处理的响应较弱。HTS1中A254T的氨基酸置换导致KAR酶活性显著下降,从而影响hts1突变体的脂肪酸合成和脂质代谢,尤其是在热胁迫下。与野生型相比,热诱导下,hts1表现出更高H2O2积累,更大的叶肉细胞Ca2+内流,对膜和叶绿体的伤害更大。同时,hts1突变体中热应激信号的中断抑制了HsfA2s和下游靶基因的转录激活。研究认为HTS1在水稻耐热胁迫过程中对膜稳定性、叶绿体完整性和胁迫信号传导至关重要

 

离子/分子流实验处理

 

45℃高温实时处理

 

离子/分子流实验结果

质膜对于植物热感应、细胞响应和Ca2+信号转导至关重要。因此,本研究检测了热胁迫诱导的叶肉细胞Ca2+内流。热处理前10 min,hts1突变体叶肉细胞的热诱导瞬时净Ca2+内流速率比野生型细胞平均高4.1倍(图1)


图1. WT和hts1突变体叶肉细胞中测得的瞬时净Ca2+内流速率对高温处理的响应。正值代表Ca2+内流

    

其他实验结果

 

  • HTS1利于水稻耐热性和氧化应激响应

  • hts1突变体的热超敏性是由LOC_Os04g30760基因的突变引起的

  • HTS1是由轮藻进化而来,在陆地植物中进化保守

  • HTS1定位于类囊体膜,可以被热处理诱导

  • HTS1具有KAR活性和较高的热稳定性

  • hts1突变体在脂肪酸生物合成方面存在缺陷

  • 热胁迫下,缺乏HTS1会加速破坏细胞膜的完整性。

  • HTS1缺失可能导致快速的Ca2+和ROS信号传导,从而影响HsfA2s及其靶基因在热胁迫下的转录激活。

 

 

结论

本研究的结论是,HTS1的缺乏直接损害了hts1突变体的脂肪酸生物合成和脂质代谢。脂肪酸含量的减少(主要是C16:0和C18:3)破坏了热应激下细胞膜系统的完整性和稳定性,造成热诱导的Ca2+和ROS信号转导级联的异常。HTS1的突变也会导致HSF和HSP网络的转录活性受到抑制,从而导致HSR调节功能受损和热损伤不受控制。因此,研究认为HTS1通过影响膜稳定性、热胁迫相关转录活性以及潜在的Ca2+和ROS信号,对水稻耐热性至关重要,是de novo脂肪酸合成的关键因子(图2)。研究高温胁迫下脂肪酸合成与胁迫信号的关系,将有助于更好地了解未来气候条件下的植物育种