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主题: NMT在干旱胁迫、抗旱、耐旱研究领域的应用

NMT在干旱胁迫、抗旱、耐旱研究领域的应用 2016-01-14 11:32 #430

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干旱胁迫后细胞恢复的机理(文献编号:F2002-011




提高作物的抗旱是植物生理学家和农业生物技术学家长期面临的挑战。近年来提高作物抗旱的工作集中在转基因研究中,但是目前还没有报道说明转基因作物在大田中能够显著提高作物的抗旱性。


高渗胁迫(干旱)导致大量无机离子进入植物细胞,但是细胞膨压恢复的直接证据一直以来很缺乏。科学家用非损伤微测技术和压力探针技术同时测定了渗透胁迫下的拟南芥根表皮细胞离子流和膨压的变化,发现在高渗胁迫(100/100mM的甘露醇/山梨醇处理)处理后,细胞膨压从0.65 MPa快速下降到0.25 MPa。处理后的2-10min内启动膨压恢复,伴随着K+、Cl-和Na+吸收的大量增加。大多数细胞在胁迫后的40-50min内细胞的膨压恢复了90%。结合电压钳和非损伤微测技术发现膨压恢复的过程是由于电压门控的K+转运体在细胞质膜上的调节作用。


这项研究通过非损伤微测技术直接获得了细胞离子流的变化,这种变化和细胞膨压的改变相关,为理解干旱的机理提供了证据。在将来的研究中,研究人员可以使用其他的渗透调节物质处理,用非损伤微测技术研究离子流与渗透调节的作用,发现提高抗旱的物质。


图注:渗透胁迫诱导的细胞膨压和K+离子流的动力学变化。高渗处理导致膨压快速下降,同时K+内流增加,膨压在40min时恢复,K+内流减小。





AM真菌水通道蛋白与干旱的研究(文献编号:C2013-004




丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌在自然界中广泛存在,能与绝大多数的陆地高等植物形成共生体系,是迄今发现的与植物关系最为密切的土壤微生物之一。很多研究表明,菌根共生体系对于植物适应各种逆境胁迫具有重要意义。有关丛枝菌根在植物抵御干旱胁迫中的积极作用已有较多文献报道,但多数研究集中在AM真菌的间接作用,及菌根影响植物自身抗旱生理方面,而对于AM真菌增强植物抗旱性的直接作用,尤其是干旱胁迫下AM真菌帮助宿主植物吸收水分的分子证据,还是一项研究空白。


2013年初,中国科学院生态环境研究中心陈保冬研究组在丛枝菌根提高宿主植物抗旱性分子机制研究方面取得重要进展,首次克隆和证实了AM的水通道及其功能,研究结果发表在国际著名植物学期刊《New Phytologist》(Impact Factor: 6.645)。


陈保冬研究组采用5-和3’-RACE技术,从AM真菌Glomus intraradices中克隆了两个水通道基因GintAQPF1GintAQPF2。使用非损伤微测技术(NMT)测定了毕赤酵母的Ca2+和H+流速,发现25%的PEG促进了转染GintAQPF1GintAQPF2基因的Ca2+内流和H+外流,1M的甘油抑制了Ca2+内流和H+外流,说明这两个水通道蛋白具有调控Ca2+信号和质子外排的作用,进一步证实了水通道蛋白的功能,尤其是在活体中的功能。


GintAQPF1GintAQPF2是在AMF中第一次报道的两个功能性的水通道基因,水通过AMF运输到宿主植物,这就说明AMF在植物干旱忍耐中起到重要作用。该研究为丛枝菌根真菌吸收水分提供了直接的分子证据,有助于人们更全面地认识逆境胁迫下菌根真菌和宿主植物之间的互动机制,同时也揭示了AM真菌在维系干旱半干旱地区脆弱生态系统结构和功能稳定中的潜在重要作用。


图注:甘油和PEG处理对不同水通道基因的酵母细胞的H+和Ca2+流速的影响,H+外流、Ca2+内流。图中正值为外流,负值为内流。
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最后修改: 2016-08-18 17:40 由 蔻Vanessa.
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