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NMT作為生命科學底層核心技術，是建立活體創新科研平臺的必備技術。2005年~2020年，NMT已扎根中國15年。2020年，中國NMT銷往瑞士蘇黎世大學，正式打開歐洲市場。

基本信息

主題：NMT為磷脂絲胺酸合成酶調控作物耐鹽提供直接證據

期刊：Horticulture Research

研究使用平臺：NMT農作物耐鹽創新科研平臺

標題：Overexpression ofphosphatidylserine synthase IbPSS1 affords cellular Na⁺ homeostasisand salt tolerance by activating plasma membrane Na⁺/H⁺ antiportactivity in sweet potato roots

作者：江蘇師范大學孫健、李宗蕓

檢測指標

Na⁺、H⁺、Ca²⁺

檢測樣品

甘薯幼苗的轉基因根（TRs）以及WT和轉基因株系的不定根（ARs）

離子流實驗處理方法

4.1預處理

① 200 mM NaCl處理24小時，檢測TRs和ARs伸長區（距根尖1.5、2.0、3.0 mm的根表上的點）和成熟區（距根尖10、12、15 mm的根表上的點）Na⁺和H⁺流速。

② 檢測WT和轉基因株系伸長區和成熟區在200mMNaCl處理9d的Na+流速。

③ 檢測150mM NaCl脅迫WT和轉基因系根伸長區（距根尖2mm的根表上的點）的Ca²⁺流速。

④ 外源血磷脂酰絲氨酸（LPS）預處理的WT，在NaCl脅迫48h后，測定根系伸長區Na⁺流速

⑤ LPS預處理的WT，在NaCl處理10min后，測定根伸長區（距根尖1.5、2.5和3mm的根表上的點）Ca²⁺流速。

⑥ LPS預處理的WT，測定10mM H₂O₂處理，根伸長區（距根尖1.5、2.5和3mm的根表上的點）Ca²⁺流速。

4.2瞬時處理

①150 mM NaCl和10 mM H₂O₂瞬時處理 TRs和ARs伸長區（距尖端2 mm的根表上的點）記錄Ca²⁺流速。

②10mM H₂O₂瞬時處理WT和轉基因植株根伸長區（距尖端2 mm的根表上的點）記錄Ca²⁺流速。

K⁺流Ca²⁺流結果

5.1 IbPSS1過表達甘薯根系細胞Na+穩態改變

在NaCl（200mM）脅迫24h后，ARs和TRs的所有被測根區（伸長區和成熟區）都顯示出明顯的Na⁺外排（圖1A），而在TRs中觀察到比ARs更明顯的Na⁺外排。TRs兩個根區的平均Na⁺外排速率分別比ARs高2.5倍和2.3倍（圖1A、B）。相應地，在ARs和TRs的兩個根區記錄到明顯的H⁺內流（圖1C）。與Na⁺外排相似，TRs兩個根區的H⁺內流明顯高于ARs（圖1D）。在沒有NaCl脅迫的情況下，ARs和TRs之間沒有觀察到Na⁺或H⁺流速的差異（數據未展示）。這些結果表明，IbPSS1過表達通過激活PM-Na⁺/H⁺逆向轉運體活性來抑制細胞Na⁺的積累。

5.2 IbPSS1在甘薯根中的過表達增強了PM-Ca²⁺通道對NaCl和H₂O₂的敏感性

為了研究IbPSS1對鹽漬甘薯根系Ca²⁺轉運的影響，我們測定了NaCl誘導的瞬時Ca²⁺流速。NaCl（150mM）在ARs的伸長區誘導了一個瞬時且逐漸減少的Ca²⁺外排，在NaCl處理20min后恢復到對照水平（圖2A）。我們沒有觀察到鹽脅迫下ARs中Ca²⁺內流明顯增加。然而，NaCl誘導TRs伸長區的Ca²⁺外排量遠低于ARs（圖2A）。在TRs中，我們觀察到添加NaCl后，從0分鐘到10分鐘，NaCl誘導的Ca²⁺外排逐漸減少，并且在NaCl處理10分鐘后，Ca²⁺流出明顯轉變為Ca²⁺內流（圖2A）。這些結果清楚地表明IbPSS1的過表達增強了甘薯根PM- Ca²⁺通道對NaCl脅迫的敏感性。

我們進一步比較了H₂O₂誘導的ARs和TRs伸長區的Ca²⁺流速。H₂O₂（10mM）誘導了ARs中Ca²⁺的立即內流。H₂O₂處理下的平均Ca²⁺內流速率達到23 pmol cm^-2 s^-1（圖2B）。H₂O₂誘導TRs伸長區Ca²⁺內流較ARs明顯。TRs中的平均Ca²⁺內流率達到60 pmol cm^-2 s^-1（圖2B）。這些結果表明，在TRs中PM-Ca²⁺通道對H₂O₂的敏感性也增強。

5.3IbPSS1過表達提高轉基因甘薯的耐鹽性

為了確定IbPSS1是否能在整個植株水平上提高耐鹽性，三個具有最高IbPSS1轉錄水平的再生轉基因系（L11、L17和L19）被用于進一步的生理特性鑒定。對WT和IbPSS1轉基因苗進行NaCl（200mM）處理9天。結果發現，三個轉基因品系鹽漬根的伸長區和成熟區的Na⁺凈外排量顯著高于野生型（圖3G）。此外，在IbPSS1高表達幼苗的根部，PM-Ca²⁺滲透通道對NaCl和H₂O₂的敏感性增強（圖3H，J）。

在NaCl（200mM）脅迫48h后，LPS預處理的WT根系伸長區Na⁺外排量比未處理的增加了65%（圖3C）。此外，由NaCl脅迫（150mM；在NaCl處理10 min后開始測量Ca²⁺流速；圖3D）和H₂O₂（10 mM；H₂O₂處理后立即開始測量Ca²⁺流速；圖3E）誘導的平均Ca²⁺內流速率在LPS預處理的根中比未處理的根增強更多。

其他實驗結果

• IbPSS1參與了