MP萬建民院士:無損“電生理”鈣流為揭示OsCNGC9通道調控水稻低溫響應機制提供直接證據-自主發布-資訊-生物在線

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MP萬建民院士:無損“電生理”鈣流為揭示OsCNGC9通道調控水稻低溫響應機制提供直接證據

作者:旭月(北京)科技有限公司 2020-12-08T11:53 (訪問量:8243)


感謝一作王家昌博士提供全文資料、校稿



基本信息


主題:無損電生理鈣流為揭示OsCNGC9通道調控水稻低溫響應機制提供直接證據

期刊:Molecular Plant

影響因子:12.084

研究使用平臺:NMT溫度脅迫創新科研平臺

標題:TranscriptionalActivation and Phosphorylation of OsCNGC9 Confer Enhanced Chilling Tolerance inRice

作者:中國農業科學院作物科學研究所萬建民、任玉龍,南京農業大學劉喜、王家昌


檢測離子/分子指標

Ca2+


檢測樣品

水稻根,距根尖500 μm根表上的點



中文摘要


低溫是限制植物生長和產量的主要環境因素。盡管細胞質中鈣的瞬時升高早已被認為是植物耐寒的一個關鍵信號,但負責這一過程的鈣通道在很大程度上仍不清楚。本研究報道了OsCNGC9,一個環狀核苷酸門控通道,通過介導水稻(Oryza sativa)細胞質的鈣升高,正向調控其耐寒性。研究結果表明,OsCNGC9功能缺失突變體在低溫誘導鈣內流方面存在缺陷,使其對長時間的低溫處理更加敏感,而OsCNGC9過表達增強了植物的耐寒性。另外,擬南芥OST1同源物OsSAPK8在應對低溫脅迫時,磷酸化并激活OsCNGC9,引發Ca2+內流。此外,OsCNGC9的轉錄被水稻脫水應答元件結合轉錄因子OsDREB1A激活。綜上,本研究認為OsCNGC9通過調控低溫誘導的鈣內流和胞質鈣升高來增強水稻的耐寒性。



離子/分子流實驗處理方法


4℃低溫實時處理



離子/分子流實驗結果


研究利用非損傷微測技術(Non-invasive Micro-test TechnologyNMT檢測水稻根系Ca2+流速,研究OsCNGC9是否能夠在體內介導Ca2+內流來響應低溫脅迫。在低溫脅迫下,WT根系和cds1互補株系均有較強且快速的胞外Ca2+內流。相比之下,cds1在相同條件下未表現出明顯的胞外Ca2+內流(圖1A)。另外研究還觀察到,WTpGOsCNGC9cds1之間低溫脅迫的平均最大Ca2+內流量差異顯著(圖1B)。

Kitaake相比,OsCNGC9-OE轉基因株系在對冷激的反應中表現出更強的細胞外Ca2+內流(圖2)。


1. OsCNGC9是低溫誘導的Ca2+內流所必需的。藍色背景表示低溫處理持續的時間。



2.?OsCNGC9的過表達能提高水稻中低溫誘導的Ca2+內流

?

Ca2+流速測定結果顯示,低溫處理后,Nipponbare而非OsSAPK8敲除突變體的根細胞表現出更明顯的Ca2+內流(圖3)。

OsSAPK8-GFP過表達植物的根細胞與Nipponbare根細胞相比,在冷激脅迫下表現出更強的Ca2+內流(圖4)。


3.?OsSAPK8基因敲除突變體由低溫誘導的Ca2+內流的狀態



4.?OsSAPK8過表達對低溫誘導的Ca2+內流有正調控作用

?

Kitaake相比,OsDREB1A-KO植物在應對冷脅迫時胞外Ca2+流速較弱(圖5)。


5.?比較KitaakeOsDREB1A-KO在低溫脅迫下根中Ca2+的內流速率



其他實驗結果


  • OsCNGC9是一個積極的低溫耐受性調節器。

  • OsCNGC9OsSAPK8在體內發生物理相互作用。

  • OsCNGC9OsSAPK8真正的底物。

  • OsSAPK8OsCNGC9的磷酸化增強了OsCNGC9通道對低溫脅迫的反應活性。

  • OsCNGC9Ser-645OsSAPK8對水稻耐寒性反應的一個主要磷酸化位點。

  • OsSAPK8OsCNGC9Ser-645的磷酸化對增強水稻的耐寒性起著積極作用。

  • Ser-645的磷酸化狀態正向調節OsCNGC9的鈣通道活性。

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