冰叶日中花C3-CAM转换中钙离子介导的信号调控机制

批准号:
31201645
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
22.0 万元
负责人:
胡增辉
依托单位:
学科分类:
C1507.观赏园艺学
结题年份:
2015
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
冷平生、郑健、张睿鹂、赵静、李天娇
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中文摘要
具备景天酸代谢途径(CAM)的植物对多种逆境均表现出较高的抗性。本研究以典型的兼性CAM植物-冰叶日中花(Mesembryanthemum crystallinum)为实验材料,以甘露醇、盐处理为诱导手段,利用选择性微电极、激光共聚焦显微镜等技术检测C3-CAM转换过程中,根部和叶片细胞跨膜钙离子信号、活性氧信号、及脱落酸的变化,并通过施加钙离子信号、活性氧信号、以及脱落酸信号的阻断剂,结合应用反转录PCR、Western杂交及液相串联质谱检技术,分别在基因表达、蛋白合成及蛋白磷酸化水平上对CAM途径关键酶-PEPC表达进行测定,研究钙离子信号在C3-CAM转换中的作用,及其在信号调控途径中与活性氧、脱落酸信号的关系,以揭示C3-CAM转换中钙离子介导的信号传递,对查清CAM形成机制有重要意义,并且能为探索提高园林植物抗逆性新方法,通过遗传改良培育高抗逆性的植物新品种提供理论依据。
英文摘要
The plants emloying crassulacean acid metabolism (CAM) have high resistance to various stresses. In this study, the typically facility CAM plant, Mesembryanthemum crystallinum was used as plant material. Using selective microelectrode technique, confocal laser scanning microscope technique, etc., the transmembrane calcium ion flux, reactive oxygen species (ROS), and abscisic acid (ABA) in the roots and leaves during the C3-CAM transition indced by mannitol and NaCl treatment were examined. Then combined with the examination of PEPC,a key enzyme of CAM, at three levels of gene expression, protein snysthesis, and protein phosphorylation through RT-PCR, Western blot, and LC-MS/MS, the blockers of calcium ion signal, ROS signal, and ABA signal were exerted to investigate the role of calcium ion in the C3-CAM transition, and the relationship with ROS and ABA in the signal transduction pathway. The study aims to discover the signal transduction miediated by calcium ion in C3-CAM transition of Mesembryanthemum crystallinum, which has great significance for understanding the generation mechanism of CAM. Moreover this study also is benificial to explore the new methods to enhance resistance of landscape plants to stresses, and can provide theoretical basis for cultivating new varieties with high stress resistance through genetic improvement.
冰叶日中花具有极强的耐盐性,但对其耐盐机理,特别是响应盐胁迫的信号传递途径还不清楚。在本研究中,结合钙信号效应剂的施用,从生理生化和离子转运水平探讨冰叶日中花对盐胁迫响应机制,探索钙信号在其中的作用。种子萌发试验结果表明,低浓度NaCl能够促进种子萌发和幼苗生长,提高种子活力,高浓度的NaCl则显著降低种子萌发率和抑制幼苗生长。而CaCl2虽没有显著提高盐胁迫下的种子萌发率,但显著促进了萌发苗生长和提高了活力指数,说明CaCl2对盐胁迫有一定的缓解作用。对盐胁迫后冰叶日中花生理指标检测结果表明,冰叶日中花能够耐受400 mmol/L的NaCl,并且在200 mmol/LNaCl处理下冰叶日中花幼苗相比于对照生长更好。在高浓度盐胁迫后,冰叶日中花能够快速响应,迅速提高其体内渗透调节物质含量,及抗氧化系统的活性,从而表现出较强的耐盐性。离子含量测定结果表明,盐胁迫导致了植株体内Na+含量急剧增加,K+含量下降,而Ca2+、Mg2+含量均无显著变化,K+/Na+、Ca2+/Na+与Mg2+/Na+比值减小,说明冰叶日中花的盐害主要是盐离子毒害作用。并且外源CaCl2抑制了盐胁迫引起的Na+含量增加,而LaCl3则作用相反,说明钙信号在减少盐胁迫后冰叶日中花对Na+吸收,降低K+流失,提高K+/Na+比值中起着重要作用。根尖离子流的测定结果表明,盐胁迫后,冰叶日中花根尖Na+和K+外排显著增加,Na+外排是由质膜H+-ATPase驱动Na+/H+逆向转运蛋白介导,K+外排是由去极化激活的KORCs和NSCCs介导。钙信号效应剂的施用结果表明,钙信号在促进盐胁迫下冰叶日中花根尖Na+外排,减少K+流失,维持K+/Na+平衡中起着重要作用,是冰叶日中花表现出强耐盐性的一个重要原因。对德国景天的研究结果表明,德国景天在生理上表现出极强的耐旱性,并且干旱导致了德国景天C3-CAM途径的转化,通过CAM途径活化提高植株耐旱性是德国景天重要的耐旱机理。
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DOI:--
发表时间:2015
期刊:植物科学学报
影响因子:--
作者:胡增辉
通讯作者:胡增辉
DOI:--
发表时间:2015
期刊:北京农学院学报
影响因子:--
作者:李广鲁;胡增辉;冷平生
通讯作者:冷平生
百合LiMYB305乙酰化在萜烯合成中的作用及调控机制
- 批准号:32372747
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2023
- 负责人:胡增辉
- 依托单位:
国内基金
海外基金
