OSense O-Sense

 

旭月NMT简报---关键词搜索：

【成果回顾】MP万建民院士：无损"电生理"Ca2+流作为膜通道功能核心验证手段 为揭示CNGC9通道调控水稻低温响应机制提供证据

转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟

 

 

 

 

 

 

基本信息

主题：无损"电生理"Ca2+流作为膜通道功能核心验证手段 为揭示CNGC9通道调控水稻低温响应机制提供证据

期刊：Molecular Plant

影响因子：12.084

研究使用平台：NMT温度胁迫创新科研平台

标题：Transcriptional Activation and Phosphorylation of OsCNGC9 Confer Enhanced Chilling Tolerance in Rice

作者：万建民（中国农科院作物科学研究所、南京农业大学）、王家昌（中国农科院作物科学研究所、南京农业大学）、任玉龙（中国农科院作物科学研究所），刘喜（南京农业大学）

 

检测离子/分子指标

Ca2+

 

检测样品

水稻根，距根尖500 μm根表上的点

 

中文摘要（谷歌机翻）

      低温是限制植物生长和产量的主要环境因素。尽管细胞质中钙的瞬时升高早已被认为是植物耐寒的一个关键信号，但负责这一过程的钙通道在很大程度上仍不清楚。本研究报道了OsCNGC9，一个环状核苷酸门控通道，通过介导水稻（Oryza sativa）细胞质的钙升高，正向调控其耐寒性。研究结果表明，OsCNGC9功能缺失突变体在低温诱导钙内流方面存在缺陷，使其对长时间的低温处理更加敏感，而OsCNGC9过表达增强了植物的耐寒性。另外，拟南芥OST1同源物OsSAPK8在应对低温胁迫时，磷酸化并激活OsCNGC9，引发Ca2+内流。此外，OsCNGC9的转录被水稻脱水应答元件结合转录因子OsDREB1A激活。综上，本研究认为OsCNGC9通过调控低温诱导的钙内流和胞质钙升高来增强水稻的耐寒性。

 

离子/分子流实验处理

4℃低温实时处理

 

离子/分子流实验结果

研究利用非损伤微测技术（NMT）检测水稻根系Ca2+流速，研究OsCNGC9是否能够在体内介导Ca2+内流来响应低温胁迫。在低温胁迫下，WT根系和cds1互补株系均有较强且快速的胞外Ca2+内流。相比之下，cds1在相同条件下未表现出明显的胞外Ca2+内流（图1A）。另外研究还观察到，WT或pGOsCNGC9与cds1之间低温胁迫的平均最大Ca2+内流量差异显著（图1B）。

与Kitaake相比，OsCNGC9-OE转基因株系在对冷激的响应中表现出更强的细胞外Ca2+内流（图2）。

 

图1. OsCNGC9是低温诱导的Ca2+内流所必需的。蓝色背景表示低温处理持续的时间。负值代表Ca2+内流。

 

图2. OsCNGC9的过表达能提高水稻中低温诱导的Ca2+内流。负值代表Ca2+内流。

 

      Ca2+流速测定结果显示，低温处理后，Nipponbare而非OsSAPK8敲除突变体的根细胞表现出更明显的Ca2+内流（图3）。

      OsSAPK8-GFP过表达植物的根细胞与Nipponbare根细胞相比，在冷激胁迫下表现出更强的Ca2+内流（图4）。

 

图3. OsSAPK8基因敲除突变体由低温诱导的Ca2+内流的状态。负值代表Ca2+内流。

 

图4. OsSAPK8过表达对低温诱导的Ca2+内流有正调控作用。负值代表Ca2+内流。

 

       与Kitaake相比，OsDREB1A-KO植物在应对冷胁迫时胞外Ca2+流速较弱（图5）。

 

图5. 比较Kitaake和OsDREB1A-KO在低温胁迫下根中Ca2+的内流速率。负值代表Ca2+内流。

 

其他实验结果

  • OsCNGC9是一个积极的低温耐受性调节器。

  • OsCNGC9与OsSAPK8在体内发生物理相互作用。

  • OsCNGC9是OsSAPK8真正的底物。

  • OsSAPK8对OsCNGC9的磷酸化增强了OsCNGC9通道对低温胁迫的反应活性。

  • OsCNGC9的Ser-645是OsSAPK8对水稻耐寒性反应的一个主要磷酸化位点。

  • OsSAPK8对OsCNGC9的Ser-645的磷酸化对增强水稻的耐寒性起着积极作用。

  • Ser-645的磷酸化状态正向调节OsCNGC9的钙通道活性。

  • OsSAPK8参与了水稻耐寒性和低温诱导的Ca2+内流的调控。

  • OsSAPK8介导的OsCNGC9的磷酸化在水稻耐寒性中起重要作用。

  • 低温刺激通过OsDREB1A依赖性途径促进OsCNGC9的表达。

 

结论

      低温胁迫后，环核苷酸门控通道OsCNGC9被SnRK2蛋白激酶OsSAPK8磷酸化并激活，引发细胞钙水平升高，进而激活水稻低温胁迫相关基因的表达，增强水稻耐寒能力。

 

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

 

NMT实验标准化方案

·温度胁迫研究NMT标准化方案

 

NMT仪器信息

·据中关村NMT产业联盟了解，北京地区的中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所于2018年、2020年采购了旭月（北京）科技有限公司的非损伤微测系统。

·据中关村NMT产业联盟了解，江苏地区的南京农业大学于2018年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统

·微环境温度红外监测仪

·NMT自动灌流系统

·活体培养环境监测仪

·智能自动化非损伤微测系统

 

 

 

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.11.022

 

关键词：OsCNGC9；OsSAPK8；OsDREB1A；冷信号转导；耐寒性

 

 

 

 

 

 

《《 返 回