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PJ許衛鋒：NMT發現G蛋白γ亞基、14-3-3均可促低P下水稻泌H+
基本信息
主題：NMT發現G蛋白γ亞基、14-3-3均可促低P下水稻泌H+為兩者互作調控質子泵從而促根伸長及吸P提供證據
期刊：The Plant Journal
影響因子：6.141
研究使用平臺：NMT植物營養創新平臺
標題：Rice G protein γ subunit qPE9-1 modulates root elongation for phosphorus uptake by involving 14-3-3 protein OsGF14b and plasma membrane H+-ATPase
作者：福建農林大學許衛鋒、許飛云、王珂
檢測離子/分子指標
H+
檢測樣品
水稻根
異源三聚體G蛋白參與植物生長發育，而水稻G蛋白γ亞基qPE9-1響應低磷（LP）的作用機制尚不清楚。在LP條件下，qPE9-1基因在水稻根系中的表達明顯受到誘導。攜帶qPE9-1等位基因的水稻品種比攜帶qpe9-1等位基因的水稻品種（qPE9-1等位基因的突變體）對LP表現出更高的主根響應。在LP條件下，具有qPE9-1等位基因的轉基因水稻比具有qpe9-1等位基因的轉基因水稻具有更大的主根長度和P濃度。質膜（PM）H+-ATPase對qPE9-1介導的LP響應非常重要。此外，一種14-3-3蛋白OsGF14b，作為激活PM H+-ATPase促進根系伸長的關鍵成分，也參與了qPE9-1的介導。另外，OsGF14b在WYJ8（攜帶qpe9-1等位基因）中過表達部分增加了LP條件下的主根長度。使用R18肽（14-3-3 蛋白抑制劑），qPE9-1通過14-3-3蛋白參與LP條件下主根的伸長和H+外排。在LP條件下，干燥土壤中qPE9-1株系的根鞘（rhizosheath）重量、全P含量和根鞘土壤Olsen-P濃度均高于qpe9-1株系。這些結果表明，水稻中的G蛋白γ亞基qPE9-1通過14-3-3蛋白OsGF14b和PM H+-ATPase來調節根系伸長以吸收磷。
離子/分子流實驗處理
1. 300 μM P（對照）處理7 d
2. 300 μM P +30 μM VAN（釩酸鹽，一種PM H+-ATPase抑制劑）處理7 d
3. 300 μM P +2 μM FC（殼梭孢菌素，一種PM H+-ATPase刺激劑）處理7 d
4. 2 μM P（LP）處理7 d
5. 2 μM P+30 μM VAN處理7 d
6. 2 μM P+2 μM FC處理7 d
7. 300 μM P +10μg/mL R18肽處理7 d
8. 2 μM P+10 μg/mL R18肽處理7 d
使用VAN和FC研究qPE9-1對PM H+-ATPase的影響。LP條件下，qPE9-1回補系和ZH11的H+外排速率增加；然而，在WYJ8和RNAi株系的H+外排速率沒有差異。施加FC導致qPE9-1回補系和WYJ8對H+外排速率的響應相似。在有VAN的LP條件下，qPE9-1回補系與WYJ8或ZH11與RNAi株系的H+外排速率沒有顯著差異（圖1）。
圖1. 水稻在300 μM P、300 μM P +30 μM VAN、2 μM P、2 μM P+30 μM VAN、2 μM P+2 μM FC處理7 d后的H+外排速率。正值代表H+外排。
其他實驗結果
攜帶qPE9-1等位基因的水稻品種在LP下表現出較高的qPE9-1表達水平和較大的主根長度。
在WYJ8中回補qPE9-1會增加LP條件下的主根長度和P濃度。
在LP條件下，qPE9-1表達減少會降低主根長度和P濃度。
qPE9-1與OsGF14b（一種14-3-3蛋白，作為激活PM H+-ATPase促進根伸長的關鍵成分）相互作用并影響OsGF14b在水稻中的表達。
qPE9-1是LP條件下干燥土壤中根鞘形成和P積累所必需的。
綜上所述，水稻G蛋白γ亞基qPE9-1與14-3-3蛋白OsGF14b相互作用可能是通過提高低磷條件下OsGF14b基因在水稻根系中的表達來實現的。其次，OsGF14b增加水稻中PM H+-ATPase的活性，促進H+外排，這對根系伸長和磷吸收非常重要。這些結果增加了對水稻響應低磷的理解。
測試液
儀器采購信息
據中關村NMT產業聯盟了解，福建地區的福建農林大學于2015采購了美國揚格公司的非損傷微測系統。
關鍵詞：G蛋白γ亞基qPE9-1；H+外排；14-3-3蛋白OsGF14b；缺磷；根伸長；水稻