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主题: NMT在IAA研究上的应用成果

NMT在IAA研究上的应用成果 2016-04-15 10:31 #982

  • 工程师 meng
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Journal of Plant Growth Regulation:旭月公司研发的IAA电极在SCI期刊上发表研究成果
(文献编号:C2015-019



在昆虫取食胁迫下,植物体内的茉莉酸酯(JA)可以通过诸如抑制根系生长来调节植物的防御反应以及发育,但这一过程的生理与分子机制依旧有待探明。该课题组前期已利用非损伤微测技术(NMT)检测了保卫细胞H+、K+、Ca2+流速,在保卫细胞响应MeJA的机制研究上取得了一定成果。此次研究主要利用NMT,检测了多个拟南芥突变体经茉莉酸甲酯(MeJA)处理后,根部IAA以及H+流速的变化。


结果显示,MeJA处理pin2、aux1组样品后,IAA外排减弱,H+吸收减弱,表明JA通过调节PIN介导的IAA外排及AUX介导的H+吸收,从而影响IAA的极性运输。RT-qPCR检测发现,在MeJA的影响下,PIN1、PIN2、PIN3、PIN7、AUX1、TIR1表达下调,CYP79B2、CYP79B3上调。两项实验结果结合表明,JA可能通过调节某些关键基因的的表达来调控IAA信号通路。


这是国内学者利用扬格非损伤微测系统以及旭月公司测试服务,首次在SCI期刊中发表IAA流速相关文章。



图注:不同基因型拟南芥,经-/+MeJA处理后,根部IAA流速。正值表示外排,负值表示内流




Plant Cell——NMT鉴定抑制生长素极性运输相关基因功能(文献编号:F2016-001



植物的生长以及结构受到生长激素极性分布的调节。在激素-肌动蛋白正反馈回路的协调下,沿着微丝的生长激素转运囊泡循环维持上述过程的极性及灵活性。生长激素极性运输以及囊泡循环都会被诸如NPA这样的生长激素转运抑制剂抑制,从而使生长激素的作用失效。然而,NPA的潜在作用目标以及这一过程的机制并不清晰。


瑞士弗里堡大学的Geisler课题组鉴定出一个TWD1耦合子——ACTIN7,其表现出微丝组织及形态调节的TWD1依赖性。此外,NPA介导的肌动蛋白细胞骨架重建也需要TWS1的参与。TWD1-ACTIN7调控质膜efflux转运体,因此act7和twd1共有的发育和生理表型显示了它们在生长激素转运体上的缺陷。同时,采用NPA或者是促肌动蛋白聚合/解聚剂处理植株可以模拟上述表型。研究推测TWD1通过调节微丝解聚来调控下游生长激素外流转运体的定位。


研究采用非损伤微测技术(NMT),检测了WT、twd1-1、act7-4在-/+ 5 μM NPA、Jasplakinolide(诱导肌动蛋白聚合成微丝)、Latrunculin B(抑制肌动蛋白聚合)条件下,拟南芥根尖0-1000 μm范围内IAA的流速。结果显示,latrunculin B、Jasplakinolide的作用同NPA相似,抑制了PIN依赖的、从根表层细胞至内部微观细胞的IAA回流(吸收),这一结果与act7-4(ACT7功能丧失)结果一致。
这一结果表明,不论是肌动蛋白细胞骨架的聚合或解聚,都导致了如NPA引起的PAT缺陷一样的效果。无论是促肌动蛋白聚合/解聚剂,还是TWD1、ACT7突变体导致的部分重贴的生长表型以及生长激素极性运输(PAT)缺陷这一现象,表明twd1非正常的肌动蛋白细胞骨架功能是导致PAT缺陷的主要原因。利用非损伤微测技术直接地鉴定了TWD1的功能——激活生长素转运抑制剂从而影响肌动蛋白细胞骨架,抑制生长激素极性运输。


图注:WT、twd1-1、act7-4组拟南芥,在-/+ 5 μM NPA、Jasplakinolide、Latrunculin B条件下,根部IAA内流(吸收)速率。


The EMBO Journal:ABCB1/PGP1的磷酸化调节生长素的运输(文献编号:F2012-010


植物的发育过程和生理活动依赖于生长素的极性运输(PAT)。PAT受到蛋白激酶PIN和ABCB家族成员PGPs/MDRs的调控。


为了研究清楚蛋白激酶调控PAT的机制,2012年瑞士和意大利等地的科学家使用非损伤微测技术测定了IAA的流速,以及使用Co-IP、shotgun LC-MS/MS和蛋白质组学等方法分析了蛋白质激酶的相互作用和磷酸化过程。实验发现PIN和ABCB/PGP外流促进了IAA的极性运输,PID是与 免疫亲蛋白TWD1相互作用的伴侣。在野生型拟南芥根部发现距离根尖端200μm处是IAA内流最大的部位,使用蛋白激酶抑制剂如5μM的 quercetin和chelerythrine,以及NPA,都阻止了根部的PAT。


这项研究提供了PID磷酸化调节PAT的证据,PID是一个PIN发挥极性的分子开关,也双向影响ABCB调节的IAA外流活性。文章中使用非损伤微测技术测定了拟南芥根部活细胞的IAA流速,直接证实了NPA等抑制剂对IAA流速的抑制。



图注:蛋白酶抑制剂NPA、Quercetin、Chelerythrine处理后,根尖各位点IAA流速。正值表示内流




Plant Journal:生长素流速的测定技术(文献编号:F2010-014

生长素(IAA)是一种对植物生长发育具有多种调控作用的植物激素,且IAA的极性运输是植物器官形成和动态生长的主要决定因素,因此发展一种能够测定IAA在活体中运输的技术对于解决这一问题具有重要意义。


2010年8月,普渡大学的科学家发明了一种用纳米管技术研制的生长素微电极,结合非损伤微测技术测定了玉米株系B73和突变体br2中IAA的分布和运输。IAA从合成位点到目的细胞的运输受细胞定向吸收和排出的调控,并以化学渗透为动力。研究表明,非损伤微测技术与信号解耦联、整合流速相结合,可以非损伤性地直接、实时量化玉米根中内源性IAA的流速。IAA的最大运输发生在玉米根的末端伸长区,br2根与B73相比,内流和外流均减少。该区域短期实时流速积分显示,B73比br2的振荡周期更短、振幅更大。NPA和NOA可以抑制IAA的内外流。IAA振荡的实测数据图和理论值具有很好的相关性(B73为0.70,br2为0.69)。


这项研究使用非损伤微测技术实时地测定了根表面的IAA流速,为理解生长素的极性运输,感受重力,研究活体植物根的发育和幼苗的调控机制具有重要意义。


图注:玉米根部各位点IAA的流速分布图




生长素(IAA)参考文献


(1)The Signal Transducer NPH3 Integrates the Phototropin1 Photosensor with PIN2-Based Polar Auxin Transport in Arabidopsis Root Phototropism.(Plant CellC2012-013


(2)Arabidopsis TWISTED DWARF1 Functionally Interacts with Auxin Exporter ABCB1 on the Root Plasma Membrane.(The Plant CellF2013-008


(3)Modulation of P-glycoproteins by Auxin Transport Inhibitors Is Mediated by Interaction with Immunophilins.(Journal of Biological ChemistryF2008-016


(4)Immunophilin-like TWISTED DWARF1 Modulates Auxin Efflux Activities ofArabidopsis P-glycoproteins .(Journal of Biological ChemistryF2006-009


(5)Noninvasive and continuous recordings of auxin fluxes in intact root apex with a carbon nanotube-modifed and self-referencing microelectrode.(Analytical BiochemistryF2005-015

(6)TWISTED DWARF1 Mediates the Action of Auxin Transport Inhibitors on Actin Cytoskeleton Dynamics(Plant Cell官网链接
最后修改: 2016-06-08 14:37 由 工程师 meng.
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