MP万建民院士:无损“电生理”钙流为揭示OsCNGC9通道调控水稻低温响应机制提供直接证据
转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟
感谢一作王家昌博士提供全文资料、校稿
基本信息
主题:无损“电生理”钙流为揭示OsCNGC9通道调控水稻低温响应机制提供直接证据
期刊:Molecular Plant
影响因子:12.084
研究使用平台:NMT温度胁迫创新科研平台
标题:TranscriptionalActivation and Phosphorylation of OsCNGC9 Confer Enhanced Chilling Tolerance inRice
作者:中国农业科学院作物科学研究所万建民、任玉龙,南京农业大学刘喜、王家昌
检测离子/分子指标
Ca2+
检测样品
水稻根,距根尖500 μm根表上的点
中文摘要
离子/分子流实验处理方法
4℃低温实时处理
离子/分子流实验结果
研究利用非损伤微测技术(Non-invasive Micro-test Technology,NMT)检测水稻根系Ca2+流速,研究OsCNGC9是否能够在体内介导Ca2+内流来响应低温胁迫。在低温胁迫下,WT根系和cds1互补株系均有较强且快速的胞外Ca2+内流。相比之下,cds1在相同条件下未表现出明显的胞外Ca2+内流(图1A)。另外研究还观察到,WT或pGOsCNGC9与cds1之间低温胁迫的平均最大Ca2+内流量差异显著(图1B)。
与Kitaake相比,OsCNGC9-OE转基因株系在对冷激的反应中表现出更强的细胞外Ca2+内流(图2)。
图1. OsCNGC9是低温诱导的Ca2+内流所必需的。蓝色背景表示低温处理持续的时间。
图2.OsCNGC9的过表达能提高水稻中低温诱导的Ca2+内流
Ca2+流速测定结果显示,低温处理后,Nipponbare而非OsSAPK8敲除突变体的根细胞表现出更明显的Ca2+内流(图3)。
OsSAPK8-GFP过表达植物的根细胞与Nipponbare根细胞相比,在冷激胁迫下表现出更强的Ca2+内流(图4)。
图3. OsSAPK8基因敲除突变体由低温诱导的Ca2+内流的状态
图4. OsSAPK8过表达对低温诱导的Ca2+内流有正调控作用
与Kitaake相比,OsDREB1A-KO植物在应对冷胁迫时胞外Ca2+流速较弱(图5)。
图5. 比较Kitaake和OsDREB1A-KO在低温胁迫下根中Ca2+的内流速率
其它实验结果
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OsCNGC9是一个积极的低温耐受性调节器。
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OsCNGC9与OsSAPK8在体内发生物理相互作用。
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OsCNGC9是OsSAPK8真正的底物。
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OsSAPK8对OsCNGC9的磷酸化增强了OsCNGC9通道对低温胁迫的反应活性。
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OsCNGC9的Ser-645是OsSAPK8对水稻耐寒性反应的一个主要磷酸化位点。
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OsSAPK8对OsCNGC9的Ser-645的磷酸化对增强水稻的耐寒性起着积极作用。
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Ser-645的磷酸化状态正向调节OsCNGC9的钙通道活性。
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OsSAPK8参与了水稻耐寒性和低温诱导的Ca2+内流的调控。
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OsSAPK8介导的OsCNGC9的磷酸化在水稻耐寒性中起重要作用。
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低温刺激通过OsDREB1A依赖性途径促进OsCNGC9的表达。
结论
低温胁迫后,环核苷酸门控通道OsCNGC9被SnRK2蛋白激酶OsSAPK8磷酸化并激活,引发细胞钙水平升高,进而激活水稻低温胁迫相关基因的表达,增强水稻耐寒能力。
离子流实验使用的测试液
0.1 mM KCl, 0.1 mMCaCl2, 0.1 mM, MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0
文章原文:https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.11.022
关键词:OsCNGC9,OsSAPK8,OsDREB1A,冷信号转导,耐寒性