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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。|

林科院亚林所卓仁英组：NMT发现伴矿景天SpCTP3促根吸Cd 为SpCTP3促进转基因杨树的Cd积累↑和重新分布提供证据

 

基本信息

主题：NMT发现伴矿景天SpCTP3促根吸Cd 为SpCTP3促进转基因杨树的Cd积累↑和重新分布提供证据

期刊：Frontiers in Plant Science

影响因子：5.6

研究使用平台：NMT重金属创新平台

标题：A novel gene SpCTP3 from the hyperaccumulator Sedum plumbizincicola redistributes cadmium and increases its accumulation in transgenic Populus × canescens

作者：中国林业科学研究院卓仁英、韩小娇、李绍翠，浙江省农业科学研究院李海营

获奖情况：该成果获得2022-2023年度“中关村优秀NMT成果奖”三等奖

NMT文章作者点击申奖

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

杨树根（距根尖顶点120 µm的根表上的点）

 

供稿人简介

卓仁英
中国林业科学研究院亚热带林业研究所研究员、博士生导师，中关村NMT产业联盟外聘专家。主要研究树木抗逆分子生物学及其转基因育种，先后主持十四五重点研发课题、林业行业公益类重大专项、863团队项目、引进国外林业先进技术（948）项目、浙江省重大专项、浙江省杰出青年科学基金等项目，先后在JHM、EST、PBJ等国内外刊物发表论文100多篇，授权国家发明专利5项，先后获得浙江省科学技术奖二等奖、三等奖各一项（排名3）。

 

中文摘要

在伴矿景天（Sedum plumbizincicola）中鉴定到一个镉（Cd）耐受蛋白SpCTP3，该蛋白参与了伴矿景天对镉胁迫的响应。然而，SpCTP3介导植物Cd解毒和积累的机制尚不清楚。在100 μmol/L的CdCl2处理下，我们比较了野生型（WT）和过表达SpCTP3转基因杨树的Cd积累、生理指标和转运基因的表达情况。与野生型相比，100 μmol/L的CdCl2处理显著增加了SpCTP3过表达株系地上部和地下部Cd的积累量，转基因植株的Cd流动速率显著高于野生型植株；SpCTP3的过表达导致Cd的亚细胞再分配，在根和叶中，Cd在细胞壁和可溶性部分的比例分别降低和增加。此外，Cd的积累增加了活性氧（ROS）含量，镉胁迫显著提高了3种抗氧化酶（过氧化物酶、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶）的活性；细胞质中可滴定酸含量的增加可能导致Cd螯合作用的增强。与WT植株相比，转基因杨树中编码Cd2+转运和解毒相关转运蛋白的基因表达水平更高。这些结果表明，在转基因杨树中过表达SpCTP3可促进Cd积累，调节Cd分布和ROS稳态，降低有机酸对Cd的毒性。综上所述，过表达SpCTP3转基因植物可能是提高镉污染土壤植物修复能力的一种可行策略。

 

离子/分子流实验处理方法

4周龄杨树苗，0.1 mM CdCl2处理30 d

 

离子/分子流实验结果

利用非损伤微测技术（NMT）分析了Cd处理后距离根尖顶点120 μm处的根位点的吸Cd2+速率。转基因植株吸Cd2+速率为72.927-163.48 pmol/cm2/s，野生型植株吸Cd2+速率为44.707-61.058 pmol/cm2/s（图4），转基因植株的吸Cd2+速率均高于野生型植株。

 

图1 Cd处理对野生型和转基因植株根实时吸Cd2+速率的影响

 

其他实验结果

  • SpCTP3的表达对Cd胁迫下转基因杨树的生物量没有影响。
  • 过表达SpCTP3增加转基因杨树的Cd积累，改变了Cd在其中的分布和化学形态。
  • 过表达SpCTP3增加ROS含量，影响抗氧化酶活性。增加了Cd处理转基因株系的可滴定酸含量
  • 参与Cd2+转运和解毒相关基因的表达。

 

结论

过表达SpCTP3基因的转基因杨树植株比野生型植株积累了更多的Cd，这可能是由于Cd的分布和化学形态发生了变化。转基因杨树系的根内Cd2+的净流入量也高于野生型对照。与此观察结果一致的是，Cd2+处理后，转基因植株根和叶中参与Cd2+运输和解毒的转运基因（如ABCC1，MTP1和ZIP6.2）的表达水平高于野生型。此外，在Cd胁迫下，转基因植株根系和叶片中的O2.-、H2O2和可滴定酸浓度均高于野生型植株。这些结果表明，SpCTP3的过表达通过增加有机酸含量、上调关键转运基因的表达和调节氧化稳态来促进Cd的积累。本研究结果为通过SpCTP3表达改善植物特性，提高杨树修复Cd污染土壤的利用价值提供了理论依据。

 

测试液

0.05 mM CdSO4、0.25 mM NaCl、0.1 mM Na2SO4、0.05 mM KCl、0.15 mM MES，pH6.0

 

NMT仪器信息

·活体培养环境监测仪

·智能自动化非损伤微测系统


文章原文：https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1111789

 

供稿：卓仁英

编辑：刘蕴琦，刘兆义

 

关键词：Cd2+；转基因杨树；镉积累；土壤重金属污染修复；植物类

 

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