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

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

作者：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SiCBLs（SiCBL1, 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。SiCBL5、SiCIPK24和SiSOS1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处理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

 

关键词：谷子；SiCBL5；盐耐受；Na⁺稳态