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PCP李銀心：NMT發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下磷脂酰絲氨酸合酶可促植物保鉀緩解質(zhì)膜
NMT作為生命科學(xué)底層核心技術(shù)，是建立活體創(chuàng)新科研平臺的*技術(shù)。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(xué)，正式打開歐洲市場。
基本信息
主題：NMT發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下磷脂酰絲氨酸合酶可促植物保鉀緩解質(zhì)膜去極化
期刊：Plant & Cell Physiology
影響因子：4.062
研究使用平臺：NMT植物耐鹽創(chuàng)新平臺
標(biāo)題：Phosphatidylserine Synthase from Salicornia europaea Is Involved in Plant Salt Tolerance by Regulating Plasma Membrane Stability
作者：中科院植物所李銀心、呂素蓮、臺方
檢測離子/分子指標(biāo)
K+
檢測樣品
鹽角草根細(xì)胞
中文摘要（谷歌機翻）
鹽誘導(dǎo)的脂類改變在許多植物物種中已有報道，然而，脂類生物合成和代謝如何調(diào)控，脂類在植物耐鹽性中如何發(fā)揮作用的研究卻少得多。在本研究中，鹽角草細(xì)胞質(zhì)膜（PM）中磷脂酰絲氨酸（PS）含量明顯高于擬南芥。隨后從鹽角草中分離到一個編碼磷脂酰絲氨酸合成酶（PSS）的基因，命名為SePSS。多重比對和系統(tǒng)發(fā)育分析表明，SePSS屬于堿基交換型PSS，位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。在400或800 mM NaCl脅迫下，SePSS在鹽角草懸浮細(xì)胞中的失活導(dǎo)致PS含量降低，細(xì)胞存活率降低，PM去極化和K+外排增加。相比之下，SePSS的上調(diào)導(dǎo)致擬南芥PS和磷脂酰乙醇胺（PE）水平升高，耐鹽性增強，同時轉(zhuǎn)基因株系中活性氧積累比WT低，膜損傷較少，PM去極化較少，K+/Na+較高。這些結(jié)果表明，PS水平與植物耐鹽性呈正相關(guān)，SePSS通過調(diào)節(jié)PS水平參與植物耐鹽性，進而調(diào)節(jié)PM電位和通透性，維持離子穩(wěn)態(tài)。本研究的工作內(nèi)容為改善植物在多重脅迫下的生長提供了一個潛在的策略。
離子/分子流實驗處理
0、400、800 mM NaCl處理2 h
離子/分子流實驗結(jié)果
鹽脅迫下，植物的PM常常會發(fā)生去極化，導(dǎo)致K+從細(xì)胞中滲出。為了研究SePSS在鹽脅迫下調(diào)節(jié)膜電位的可能作用，分別用0、400和800 mM NaCl處理空載體（empty vector，EV）細(xì)胞和SePSS-RNAi細(xì)胞。采用非損傷微測技術(shù)（NMT）檢測K+凈流速，與無鹽處理相比，400和800 mM NaCl處理使EV細(xì)胞K+內(nèi)流減少，800 mM NaCl處理使SePSS-RNAi細(xì)胞K+由內(nèi)流轉(zhuǎn)為外排（圖1）。這些結(jié)果表明，敲除SePSS可能會加劇NaCl誘導(dǎo)的PM去極化，從而導(dǎo)致K+從細(xì)胞中滲漏。
圖1. 在不同NaCl濃度下鹽角草細(xì)胞的凈K+流速
其他實驗結(jié)果
- 鹽脅迫下，PM中PS含量增加，鹽角草的PS含量明顯高于擬南芥。
- SePSS編碼一種位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的磷脂酰絲氨酸合成酶。
- 鹽處理可誘導(dǎo)SePSS表達(dá)。
- 敲除鹽角草細(xì)胞中的SePSS導(dǎo)致耐鹽性降低。
- 過表達(dá)SePSS增加了擬南芥PM中PS和PE的表達(dá)。
- 過表達(dá)SePSS使擬南芥的膜損傷更小，耐鹽性更高。
- 鹽脅迫下轉(zhuǎn)基因擬南芥根系PM去極化發(fā)生較少。
- 鹽脅迫下轉(zhuǎn)基因擬南芥K+積累增加，Na+積累減少。
結(jié)論
本研究結(jié)果表明，組成性（constitutively）高的PS含量有利于鹽角草的耐鹽性。SePSS通過調(diào)節(jié)PS水平參與植物耐鹽性。PS含量的增加可以維持PM的去極化和膜的通透性，從而維持PM的穩(wěn)定性，進而維持鹽脅迫下K+/Na+的穩(wěn)態(tài)。考慮到PM的特性，本研究的工作內(nèi)容可能為改善植物在多重脅迫下的生長提供一個潛在的策略。對可以與PS相互作用的蛋白質(zhì)的進一步研究將增進本研究對PS在植物耐鹽性中的作用的了解。此外，未來研究鹽角草對鹽脅迫響應(yīng)的膜脂重塑模式，可為該物種其他脂類的作用及其鹽適應(yīng)機制提供重要的認(rèn)識。
測試液
0.5 mM KCl, 0.2 mM CaCl2, 2.5% sucrose , pH 5.7
儀器采購信息
據(jù)中關(guān)村NMT產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟了解，中國科學(xué)院植物研究所于2016年采購了美國揚格公司的非損傷微測系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：去極化；膜通透性；磷脂酰絲氨酸；質(zhì)膜；鹽角草；鹽脅迫