Chemosphere南农崔瑾:NMT为质膜蛋白BcNRAMP1促植物吸收Cd、Mn提供直接证据
转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟
基本信息
主题:NMT为质膜蛋白BcNRAMP1促植物吸收Cd、Mn提供直接证据
期刊:Chemosphere
影响因子:7.086
研究使用平台:NMT重金属创新平台
标题:BcNRAMP1 promotes the absorption of cadmium and manganese in Arabidopsis
作者:南京农业大学崔瑾、苏娜娜、悦晓孟
检测离子/分子指标
Cd2+
检测样品
拟南芥根,距根尖0 μm、100 μm、200 μm、300 μm、400 μm、500、600 μm、700 μm、800 μm根表上的点
中文摘要(谷歌机翻)
镉(Cd)是一种有毒的非必需金属,对人类健康构成威胁。与其他蔬菜相比,镉在叶类蔬菜中容易积累。叶菜是人体主要的膳食Cd来源之一。本研究使用小白菜作为实验材料,因为它是一种重要的叶菜。在小白菜中发现了一个NRAMP转运体—BcNRAMP1,它参与了酵母和植物体中锰(Mn)和Cd的吸收。BcNRAMP1在小白菜的整个植物体内均有表达,在根组织中的丰度高于地上部分。缺锰和镉暴露强烈诱导BcNRAMP1的转录水平。通过在烟草叶表皮细胞中瞬时表达BcNRAMP1-GFP融合蛋白,发现BcNRAMP1是一种质膜蛋白。在酵母中表达BcNRAMP1增强了酵母细胞对Mn、Cd和铁(Fe)的吸收。BcNRAMP1在拟南芥野生型和nramp1突变体中的过表达分别增加和补充了Mn和Cd的转运和积累。利用非损伤微测技术(NMT)检测离子流速,提供了BcNRAMP1在拟南芥根细胞中作用于Cd流入的直接证据。这项研究的结果显示,BcNRAMP1在植物体内作为NRAMP蛋白发挥作用,吸收营养金属Mn和有毒金属Cd。
离子/分子流实验处理
拟南芥在MS培养基上生长10 d,然后转移到1/4Hoagland溶液的水培培养5-7 d
离子/分子流实验结果
使用NMT测定了拟南芥根距离根尖0-800 μm范围内的Cd2+流速。如图1A所示,在距离尖端300 μm处有Cd流速吸收的峰值,该处位于根伸长区。此外,在600 μm处也检测到较小的峰值,该处位于根成熟区(图1A)。选择这两个位置进行Cd2+流速的进一步检测。与WT相比,nramp1突变体的Cd2+流速在伸长区(51%)和成熟区(42%)明显减少。在过表达系OEBcNRAMP1-L1中,伸长区和成熟区的Cd2+流速分别增加了70%和75%,而在互补株系ComBcNRAMP1-L1中,伸长区和成熟区的Cd2+净流速与WT的水平相似(图1C-F)。
图1. WT(Col-0)、nramp-突变体、ComBcNRAMP1(L1)和OEBcNRAMP1(L1)株系根系Cd2+流速。(A)Cd2+在根表不同位置的流速。NMT检测根伸长区(B)和成熟区(C)Cd2+净流速的代表性图片。伸长区(D)和成熟区(E)的实时净Cd2+流速,伸长区(E)和成熟区(F)的平均Cd2+流速。负值代表Cd2+吸收。
崔瑾课题组NMT成果回顾
·JHM南农崔瑾:NMT发现富氢水可以提升Zn抑制植物实时Cd吸收的效果
EP南农崔瑾:血红素加氧酶诱导剂抑制BcIRT1转录降低小白菜Cd吸收
其他实验结果
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序列分析表明BcNRAMP1是小白菜NRAMP转运体。
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BcNRAMP1提高了酵母对Cd、Mn和Fe的吸收,但对Cu和Zn的吸收没有影响。
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Mn缺乏和Cd暴露会激活BcNRAMP1在植物体内的表达。
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BcNRAMP1正调控拟南芥对Mn的吸收,但对Cu、Fe和Zn没有影响。
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BcNRAMP1促进拟南芥Cd积累。
结论
本研究发现了一个小白菜的基因BcNRAMP1,BcNRAMP1几乎在所有的植物组织中都有表达,在根部的表达水平高于地上部分。Mn缺乏和Cd暴露均可激活BcNRAMP1转录。重要的是,BcNRAMP1是一个位于质膜上的转运体,它在根部对Cd和Mn的吸收起作用,并促进它们在植物体内积累。
测试液
5 μM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.3 mM MES, 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公司的非损伤微测系统。
原文链接:https://www.elsevier.com/locate/chemosphere
关键词:镉;锰;金属转运体;BcNRAMP1;小白菜