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基本信息

主題：NMT發現CBL5促鹽脅迫下根排Na⁺為CBLs通過調節Na⁺穩態促谷子耐鹽提供直接證據

期刊：The Crop Journal

影響因子：4.407

研究使用平臺：NMT植物耐鹽創新平臺

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

作者：南京農業大學張阿英、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，嚴重限制農業生產力。植物通過鈣調磷酸酶B樣蛋白（CBLs）調節鹽的吸收。盡管在擬南芥中已經對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在體內外與SiCIPK24發生了物理交互作用。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。這些結果表明，SiCBL5通過調節Na⁺穩態賦予了谷子耐鹽性。

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（NMT）檢測根中Na⁺的外排速率。NaCl預處理的野生型和SiCBL5轉基因植株的所有根系均表現出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僅與質膜定位標記物一起定位于質膜中。在細胞膜、細胞質和細胞核中檢測到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揮作用，但是對高溫脅迫沒有積極響應。

• SiCBL5在體外和體內與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通過調節Na⁺穩態增加耐鹽性。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

據中關村NMT產業聯盟了解，江蘇地區的南京農業大學于2018年采購了美國揚格公司的非損傷微測系統