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

作者：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hts1。HTS1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。

 

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mMCaCl₂, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na₂SO₄, pH 6.5

 

NMT标准化方案

·温度胁迫研究NMT标准化方案

 

NMT仪器信息

·据中关村NMT产业联盟了解，浙江地区的中国林业科学研究院亚热带林业研究所、台州学院、湖州师范学院等数十家单位采购了旭月（北京）科技有限公司的非损伤微测系统。

·微环境温度红外监测仪

·NMT自动灌流系统

·活体培养环境监测仪

·智能自动化非损伤微测系统

 

 

 

原文链接：https://doi.org/10.1111/nph.17619

 

关键词：热；脂质；膜；信号；过氧化氢；水稻

 

 

 

 

 

 

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发现冷胁迫下CIPK7点突变水稻根吸Ca²⁺增强 为CIPKs调控水稻耐寒机制的研究提供关键证据

期刊：Journal of Integrative Plant Biology

影响因子：3.129

研究使用平台：NMT温度胁迫创新平台

标题：OsCIPK7 point-mutation leads to conformation and kinase-activity change for sensing cold response

作者：中科院植物所种康、张大健、郭晓玉

 

检测离子/分子指标

Ca²⁺

 

检测样品

水稻根分生区

 

中文摘要（谷歌机翻）

      钙调磷酸酶B样相互作用蛋白激酶（CIPKs）在环境胁迫下可以发挥重要作用。然而，CIPKs如何在分子结构构象水平上感知胁迫却知之甚少。通过TILLING程序获得的一个在激酶结构域有点突变的OsCIPK7突变体，其表现出较强的耐寒性，可用于分子育种。研究发现OsCIPK7的点突变导致激酶结构域激活环（activation loop）的构象改变，随后蛋白激酶活性增加，从而增强了植物的耐寒能力。

 

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

      通过非损伤微测技术（NMT）检测低温胁迫下的Ca²⁺流速。野生型水稻ZH10根系细胞外的Ca²⁺在低温刺激下有一个震荡的负峰，而OsCIPK7过表达株系的峰值大于ZH10（图1G, I）。oscipk7-2突变体表现出比野生型和oscipk7-1更强的Ca²⁺内流峰，这与耐寒表型一致（图1H, I）。这些结果表明，oscipk7-2突变体的耐寒表型的增强与Ca²⁺内流能力增强有关。

 

图1. 在不同遗传背景下水稻根部Ca²⁺对低温胁迫响应的动态变化。负值代表Ca²⁺吸收。

 

NMT标准化方案

·温度胁迫研究NMT标准化方案

 

NMT仪器信息

·据中关村NMT产业联盟了解，北京地区的中国科学院植物研究所分别于2016年、2019年采购了美国扬格公司、旭月（北京）科技有限公司的非损伤微测系统。

·微环境温度红外监测仪

·NMT自动灌流系统

·活体培养环境监测仪

·智能自动化非损伤微测系统

 

 

 

原文链接：http://www.jipb.net/EN/10.1111/jipb.12800

 

关键词：水稻；低温；Ca²⁺；CIPK；NMT

 

 

 

 

 

 

转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟

 

 

 

 

 

 

基本信息

主题：种子吸Ca²⁺速率可作为种子活力快速评价指标

期刊：Quality Assurance and Safety of Crops & Foods

影响因子：12.084（2020年）

研究使用平台：NMT种子活力创新平台

标题：The flux rate of Ca²⁺ into embryo can be used to evaluate the vigour level of maize seeds

作者：山东农业大学张春庆、李岩、P. Zhu、X. Song

 

检测离子/分子指标

Ca²⁺

 

检测样品

玉米种子、胚

 

中文摘要（谷歌机翻）

      种子活力是常被用来评价种子质量的重要性状。快速准确地评价种子活力对农业生产至关重要。Ca²⁺是植物中一个重要的第二信使，通过Ca²⁺进入细胞质进而对各种生物和非生物胁迫作出响应。然而据作者所知，还没有关于种子活力和Ca²⁺内流的研究发表。本研究以2个杂交玉米（Zea mays）株系及其相应母本株系为材料，进行老化和“老化+引发（priming）”处理，获得不同活力水平的种子。种子浸泡24 h后，以完整种子或胚为材料，采用非损伤微测技术（NMT）测定Ca²⁺内流速率。结果表明，以完整胚为材料，Ca²⁺内流速率表现出较高的稳定性和较高的数值。相关分析表明，地上部干重活力指数与进入胚内的Ca²⁺流速之间存在显著的正相关关系。结果表明，Ca²⁺内流速率可以用来评价玉米种子的活力水平。

 

离子/分子流实验结果

      NMT是一项高灵敏度的技术，因此检测不同的种子位置会影响检测结果。Xin等发现在浸种过程中，小麦种子胚的中心部位显示出最高的O₂内流速率，这表明胚作为活体组织，在种子浸种过程中表现出最活跃的呼吸和代谢。本研究首先测试了浸种24 h的完整种子（图1A和B），发现Ca²⁺是内流的，而且流速不稳定（图2）。在成熟的玉米种子中，胚是活的组织，而覆盖组织、淀粉质的胚乳和紧凑的果皮和种皮是死的，这很可能影响Ca²⁺内流。因此，本研究用完整的胚进行NMT检测（图1C和D）。结果显示，完整的胚中的Ca²⁺流速与整个玉米种子中的相同，与整个玉米种子中的相比，数据稳定性更好，数值更大（图2）。因此，在本研究中，从浸泡了24 h的玉米种子中分离出的完整胚被进一步用于NMT的检测。

 

图1. 在正常视野（A、B）和显微镜视野（B、D）下，整个玉米种子（A、B）和胚（C、D）的NMT检测位置（用箭头表示）。

 

图2. 种子和胚之间Ca²⁺内流速率的差异。正值代表Ca²⁺内流。

 

      以完整的胚为材料，用NMT检测了杂交玉米XY335和ZD958母本PH6WC和Z58的Ca²⁺内流速率（图3）。不同的玉米品种在Ca²⁺内流速率方面表现出明显的差异。其中，XY335和ZD958表现出较高的Ca²⁺内流速率，其次是PH6WC。Z58在四个玉米品种中Ca²⁺内流速率最低（图3）。

 

图3. 四个不同的玉米品种（XY335、PH6WC、ZD958和Z58）胚的Ca²⁺流速变化。以不含种子的测试液为空白（BLANK）。正值代表Ca²⁺内流。

 

结论

      本研究以4个基因型不同活力水平的玉米种子为材料，发现地上部干重活力指数SDWVI与进入胚内的Ca²⁺流速之间存在显著的正相关关系。结果表明，Ca²⁺内流速率可以用来评价玉米种子的活力水平。由于Ca²⁺在促进种子萌发和提高幼苗抗逆性方面的作用在不同的植物物种中普遍存在，因此Ca²⁺内流速率预计在检测各种植物物种的种子活力水平方面是有价值的。

 

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，山东地区的山东农业大学于2013年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

·实验环境监测仪

·种子活力速测仪

·智能自动化非损伤微测系统

 

 

原文链接：https://doi.org/10.15586/qas.v12i2.641

 

关键词：相关性分析；非损伤微测技术；种子活力；玉米

 

 

 

 

 

 

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VPS23A促盐胁迫下根排Na⁺为ESCRT组分增强SOS模块功能维持拟南芥耐盐提供证据

期刊：Molecular Plant

影响因子：12.084（2020年）

研究使用平台：NMT植物耐盐创新平台

标题：ESCRT-Icomponent VPS23A sustains salt tolerance by strengthening the SOS module in Arabidopsis

作者：中国科学院遗传与发育生物学研究所谢旗、于菲菲、娄丽娟

 

检测离子/分子指标

Na⁺

 

检测样品

拟南芥根部分生区

 

中文摘要（谷歌机翻）

      由钠转运蛋白SOS1和调节蛋白SOS2和SOS3组成的盐分过度敏感（SOS）信号模块，是众所周知的帮助植物抵抗盐分积累的中枢泌盐系统（centralsalt excretion system）。本研究报告了VPS23A是运输所需的内体分选复合物（EndosomeSorting Complex Required for Transports, ESCRT）的组成部分，在SOS模块赋予植物耐盐性的功能中起着至关重要的作用。VPS23A增强了SOS2/SOS3复合体的相互作用。在盐胁迫存在的情况下，VPS23A正向调控SOS2重新分布到质膜的过程，然后激活SOS1的逆向转运体的活性，减少植物细胞中Na⁺的积累。遗传证据表明，通过SOS2和SOS3的过表达实现的耐盐性取决于VPS23A。综上所述，研究结果表明VPS23A是SOS模块的关键调节因子，可影响SOS2在细胞膜上的亚细胞定位。此外，膜结合的SOS2赋予拟南芥幼苗较强的耐盐性，揭示了SOS2分选对细胞膜发挥作用的重要性。

 

离子/分子流实验处理

12日龄的拟南芥在150 mM NaCl中处理5 h

 

离子/分子流实验结果

      为了研究VPS23A是否影响植物细胞向质外体分泌Na⁺的过程这一问题，使用非损伤微测技术（NMT）检测了拟南芥根尖Na⁺的外排速率。将12日龄拟南芥WT和vps23a突变体幼苗在有无150 mM NaCl的液体培养基中处理5 h。如图1D和图1E所示，经NaCl处理后，两种基因型的Na⁺净外排速率都显著增加。统计分析表明，在NaCl胁迫下，突变体植株的净Na⁺外排速率远低于WT，而未经NaCl处理的两种植株的净Na⁺外排速率之间无显著变化。vps23a突变体在不同时间点的净Na⁺外排速率在1200～1800 pmol cm^-2s^-1之间，而野生型植株的净Na⁺外排速率则在1800～2200 pmol cm^-2s^-1之间。这些数据表明VPS23A确实对高盐条件下植物体内Na⁺的分泌有积极作用。

 

图1. VPS23A影响拟南芥根尖净Na⁺流速。正值代表Na⁺外排。

 

测试液

0.1 mM CaCl₂, 0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, pH 5.8

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解，北京地区的北京大学、中国农业大学、中国科学院植物研究所等数十家单位采购了旭月（北京）科技有限公司的非损伤微测系统。

 

 

 

 

 

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.05.010

 

关键词：ESCRTs；VPS23A；盐；细胞膜；SOS通路