基本信息

主題：NMT發(fā)現(xiàn)CBL5促鹽脅迫下根排Na⁺為CBLs通過調(diào)節(jié)Na⁺穩(wěn)態(tài)促谷子耐鹽提供直接證據(jù)

期刊：The Crop Journal

影響因子：4.407

研究使用平臺：NMT植物耐鹽創(chuàng)新平臺

標題：Calcineurin B-like protein 5 (SiCBL5) in Setaria italica enhances salt tolerance by regulating Na⁺ homeostasis

作者：南京農(nóng)業(yè)大學張阿英、顏景畏、楊瀾

檢測離子/分子指標

Na⁺

檢測樣品

谷子根（距根尖600 μm根表上的點）

鹽分是一種主要的非生物脅迫因素，會抑制植物生長，嚴重限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。植物通過鈣調(diào)磷酸酶B樣蛋白（CBLs）調(diào)節(jié)鹽的吸收。盡管在擬南芥中已經(jīng)對CBLs響應鹽脅迫的作用機制進行了深入研究，但其在谷子（Setaria italica）中的作用還不清楚。谷子的基因組編碼了7個CBLs，其中只有SiCBL4被證明參與了對鹽的響應。在擬南芥sos3-1突變體中過表達SiCBL5恢復了其鹽敏感表型，而其他SiCBLs（SiCBL1, SiCBL2, SiCBL3,SiCBL6, and SiCBL7）則沒有恢復Atsos3-1突變體的鹽敏感表型。SiCBL5含有N-豆蔻酰化基序并位于質(zhì)膜中。在谷子中過表達SiCBL5提高了其耐鹽性，但敲低該基因增加了植株的鹽敏感性。酵母雙雜和螢火蟲熒光素酶互補成像實驗表明，SiCBL5在體內(nèi)外與SiCIPK24發(fā)生了物理交互作用。SiCBL5、SiCIPK24和SiSOS1在酵母中的共表達賦予了高耐鹽的表型。在鹽脅迫條件下，與野生型植株相比，過表達SiCBL5的植株表現(xiàn)出較低的Na⁺積累量和較強的Na⁺外排能力，RNAi-SiCBL5植株的Na⁺積累量較高，Na⁺外排能力較弱。這些結(jié)果表明，SiCBL5通過調(diào)節(jié)Na⁺穩(wěn)態(tài)賦予了谷子耐鹽性。

離子/分子流實驗處理

由于SiCBL5在根中的高表達表明SiCBL5可能影響根中Na⁺的外排，故采用非損傷微測技術(shù)（NMT）檢測根中Na⁺的外排速率。NaCl預處理的野生型和SiCBL5轉(zhuǎn)基因植株的所有根系均表現(xiàn)出Na⁺外排的特性。RNAi-SiCBL5植株根系Na⁺外排速率明顯弱于野生型，SiCBL5過表達植株根系Na⁺外排速率明顯強于野生型（圖1）。

圖1. SiCBL5對谷子Na⁺外排的影響。正值代表Na⁺外排。

其他實驗結(jié)果

• SiCBL1-YFP、SiCBL2-YFP和SiCBL3-YFP這三種蛋白存在于液泡膜中。SiCBL4和SiCBL5僅與質(zhì)膜定位標記物一起定位于質(zhì)膜中。在細胞膜、細胞質(zhì)和細胞核中檢測到SiCBL6-YFP和SiCBL7-YFP的信號。

• SiCBL5和SiCBL4恢復了Atsos3-1突變體的鹽敏感表型。

• SiCBL4和SiCBL5均與AtCBL4功能同源。

• SiCBL5提高了谷子的耐鹽性，在耐旱性方面也可能發(fā)揮作用，但是對高溫脅迫沒有積極響應。

• SiCBL5在體外和體內(nèi)與SiCIPK24互作。

• SiCBL5-SiCIPK24影響了酵母細胞中SiSOS1的功能。

在谷子中過表達SiCBL5提高了其耐鹽性，而敲除SiCBL5則增加了其鹽敏感性。SiCBL5通過調(diào)節(jié)Na⁺穩(wěn)態(tài)增加耐鹽性。本研究為闡明CBLs在植物中的功能及植物耐鹽機制提供了參考。

測試液

儀器采購信息

據(jù)中關(guān)村NMT產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟了解，江蘇地區(qū)的南京農(nóng)業(yè)大學于2018年采購了美國揚格公司的非損傷微測系統(tǒng)