Populus euphratica JRL Mediates ABA Response, Ionic and ROS Homeostasis in Arabidopsis under Salt Stress
Populus euphratica JRL Mediates ABA Response, Ionic and ROS Homeostasis in Arabidopsis under Salt Stress
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胡杨 JRL 介导盐胁迫下拟南芥的 ABA 反应、离子和 ROS 稳态
DOI：
10.3390/ijms20040815
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发表时间：
2019-02
影响因子：
5.6
通讯作者：
Chen Shaoliang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang Huilong;Deng Chen;Yao Jun;Zhang Yan-Li;Zhang Yi-Nan;Deng Shurong;Zhao Nan;Sa Gang;Zhou Xiaoyang;Lu Cunfu;Lin Shanzhi;Zhao Rui;Chen Shaoliang
氯化钠 (NaCl) 诱导胡杨（抗盐杨）叶、根和愈伤组织培养物中与 Jacalin 相关的甘露糖结合凝集素 (JRL) 基因的表达。为了探讨PeJRL的耐盐机制，从胡杨中克隆了PeJRL全长，并将其转化到拟南芥中。 PeJRL 定位于叶肉细胞的细胞质。 PeJRL在拟南芥中的过表达显着改善了转基因植物的耐盐性，包括种子萌发、根系生长和幼苗建立过程中的电解质渗漏。在氯化钠胁迫下，转基因植物保留了钾离子并限制了钠离子的积累。 PeJRL 转基因品系增加了 Na+ 挤出，这与编码质膜 Na+/质子 (H+) 逆向转运蛋白和 H+ 泵的 SOS1、AHA1 和 AHA2 基因的上调有关。 PeJRL 过表达植物中激活的 H+-ATP 酶限制了通道介导的 K+ 损失，而 K+ 损失是由 NaCl 诱导的去极化激活的。在盐胁迫下，PeJRL 转基因拟南芥通过激活抗氧化酶并通过下调 NADPH 氧化酶减少 O2− 的产生来维持活性氧 (ROS) 稳态。值得注意的是，PeJRL 转基因拟南芥抑制脱落酸 (ABA) 生物合成，从而减少 ABA 引发的 ROS 产生和盐胁迫期间的氧化损伤。提出了一个示意性模型来显示 PeJRL 对 ABA 反应以及 NaCl 胁迫下离子和 ROS 稳态的调节。
Sodium chloride (NaCl) induced expression of a jacalin-related mannose-binding lectin (JRL) gene in leaves, roots, and callus cultures of Populus euphratica (salt-resistant poplar). To explore the mechanism of the PeJRL in salinity tolerance, the full length of PeJRL was cloned from P. euphratica and was transformed into Arabidopsis. PeJRL was localized to the cytoplasm in mesophyll cells. Overexpression of PeJRL in Arabidopsis significantly improved the salt tolerance of transgenic plants, in terms of seed germination, root growth, and electrolyte leakage during seedling establishment. Under NaCl stress, transgenic plants retained K+ and limited the accumulation of Na+. PeJRL-transgenic lines increased Na+ extrusion, which was associated with the upward regulation of SOS1, AHA1, and AHA2 genes encoding plasma membrane Na+/proton (H+) antiporter and H+-pumps. The activated H+-ATPases in PeJRL-overexpressed plants restricted the channel-mediated loss of K+ that was activated by NaCl-induced depolarization. Under salt stress, PeJRL–transgenic Arabidopsis maintained reactive oxygen species (ROS) homeostasis by activating the antioxidant enzymes and reducing the production of O2− through downregulation of NADPH oxidases. Of note, the PeJRL-transgenic Arabidopsis repressed abscisic acid (ABA) biosynthesis, thus reducing the ABA-elicited ROS production and the oxidative damage during the period of salt stress. A schematic model was proposed to show the mediation of PeJRL on ABA response, and ionic and ROS homeostasis under NaCl stress.
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