該研究從番茄CaM家族成員基因表達(dá)入手,發(fā)現(xiàn)CaM2和CaM6的表達(dá)受低溫顯著誘導(dǎo)。結(jié)合表型分析發(fā)現(xiàn)cam6功能缺失突變體低溫抗性增強(qiáng),而CaM6過表達(dá)植株低溫抗性削弱,說明CaM6負(fù)調(diào)控番茄低溫抗性。為了進(jìn)一步探究番茄CaM6調(diào)控低溫抗性的機(jī)制,研究人員通過酵母雙雜交篩庫找到了與CaM6直接互作的蛋白ICE1,并通過Co-IP、BIFC、Pull-down、分裂熒光素酶互補(bǔ)成像等實(shí)驗(yàn)證明了兩者的互作。遺傳學(xué)證據(jù)表明,CaM6位于ICE1上游調(diào)控低溫抗性。接下來,研究人員通過RNA-seq鑒定到1149個(gè)受ICE1調(diào)控的冷響應(yīng)基因,進(jìn)一步聯(lián)合ChIP-seq鑒定到76個(gè)能被ICE1直接靶向的候選基因,這些基因參與到植物脅迫響應(yīng)以及代謝過程。研究人員以CBF1、BBX17和PR1作為代表基因,通過雙熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)(LUC)和凝膠遷移實(shí)驗(yàn)(EMSA)證明了ICE1能直接結(jié)合在這三個(gè)基因的啟動(dòng)子上,并激活三個(gè)基因的表達(dá)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),CaM6與ICE1的互作能抑制ICE1的轉(zhuǎn)錄活性,從而抑制ICE1下游冷響應(yīng)基因的表達(dá),降低番茄低溫抗性。綜上所述,ICE1在低溫下能轉(zhuǎn)錄激活下游脅迫相關(guān)和代謝相關(guān)基因的表達(dá),而CaM6通過蛋白互作抑制ICE1的轉(zhuǎn)錄活性,參與調(diào)控ICE1介導(dǎo)的低溫信號網(wǎng)絡(luò)。該研究揭示了番茄鈣調(diào)蛋白CaM6的分子生物學(xué)功能,為進(jìn)一步研究Ca2+受體的潛在機(jī)制和植物低溫響應(yīng)機(jī)制奠定了基礎(chǔ),同時(shí)也為未來耐低溫番茄品種的選育提供了新的基因靶點(diǎn)。
本研究中,番茄葉片抗低溫耐受性的測定使用MAXI-IMAGING-PAM葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)完成。
研究人員在哈薩克斯坦泰凱利礦區(qū)受微量元素(TEs)污染的土壤中,研究了植物生長促進(jìn)根瘤菌(PGPRs)接種奇崗芒(Miscanthus×giganteus Greef et Deu)對植物修復(fù)過程和植物生理生化參數(shù)的影響。在相同的污染土壤中栽培奇崗芒時(shí),從其根圈中分離出了對鋅和鉛具有抗性的酵母菌 Trichosporon sp.CA1、根瘤菌 Rhizobium sp.Zn1-1、Shinella sp.Zn5-6、假單胞菌 Pseudomonas sp.CHA1-4。結(jié)果表明,接種PGPRs提高了奇崗芒對TEs毒性的適應(yīng)性,其耐受指數(shù)增至2.9。處理后,地上生物量產(chǎn)量提高了 163%,根部生物量提高了240%,葉綠素含量提高了30%,Chla/b比率提高了21%。通過奇崗芒的活性生長和發(fā)育,觀察到抗氧化酶的活性達(dá)到峰值:超氧化物歧化酶和谷胱甘肽還原酶的活性被誘導(dǎo),而過氧化氫酶和抗壞血酸過氧化物酶的活性受到抑制。根據(jù)生物濃縮和轉(zhuǎn)移因子可以發(fā)現(xiàn),PGPRs在奇崗芒根瘤菌圈中選擇性地增加了TEs的吸收或穩(wěn)定了TEs。接種PGPRs 增加了土壤和植物組織中鉛、釩、鉻、鈷、鎳、銅、鎘、砷和鋇的穩(wěn)定性。下一步,他們的研究將側(cè)重于使用分離的PGPRs進(jìn)行原位實(shí)驗(yàn)。
該研究以擬南芥(Arabidopsis thaliana)為模型,證明在植物中,一種真核生物獨(dú)有的組裝因子DEAP2對PSII組裝早期步驟有促進(jìn)作用,在這一過程中,內(nèi)周天線蛋白CP47與PSII反應(yīng)中心(RC)結(jié)合,形成RC47中間體。這個(gè)因子被命名為 "DECREASED ELECTRON TRANSPORT AT PSII:DEAP2",它與保守的PHOTOSYNTHESIS AFFECTED MUTANT 68(PAM68)組裝因子協(xié)同工作。deap2和pam68突變體在PSII積累和RC47中間體組裝方面表現(xiàn)出相似的缺陷。這兩種蛋白質(zhì)的共同缺乏導(dǎo)致了功能性PSII的喪失,植物無法在土壤中進(jìn)行光能自養(yǎng)生長。雖然DEAP2的過表達(dá)部分挽救了PAM68 PSII積累表型,但這種效應(yīng)并不是對等的。DEAP2的積累水平是PAM68的20倍,這共同表明這兩種蛋白具有不同的功能。總之,研究結(jié)果揭示了真核生物對PSII組裝過程的調(diào)整,其中涉及DEAP2的加入,以實(shí)現(xiàn)從RC到RC47的快速進(jìn)展。
本研究中,不同基因型突變體擬南芥葉片光合能力的評估通過MAXI-IMAGING-PAM葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)完成。
N6-腺苷酸甲基化(m6A)是真核生物中一種新興的表觀遺傳標(biāo)記,在生物功能和豐富遺傳信息方面發(fā)揮著重要作用。然而,人們對m6A在植物生長和脅迫響應(yīng)中的潛在機(jī)制知之甚少。在該研究中,科研人員從九種薔薇科植物(Pyrus bretschneideri、Pyrus betulifolia、Pyrus communis、Malus domestica、Fragaria vesca、Prunus avium、Prunus mume、Prunus persica 和 Rubus occidentalis)中鑒定了276個(gè)屏蔽的m6A調(diào)節(jié)因子。根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育和同源分析,研究人員對這些基因進(jìn)行了更詳細(xì)的分類和命名。馬纓丹科m6A調(diào)節(jié)基因的擴(kuò)增可追溯到薔薇科最近的全基因組復(fù)制(WGD)?;趍6A調(diào)節(jié)因子的表達(dá)模式分析和基因結(jié)構(gòu)分析,證明m6A是調(diào)控植物發(fā)育和抗性的重要因子。此外,PbrMTA1沉默的梨植株耐旱性和葉綠素含量顯著降低,電解質(zhì)滲漏以及丙二醛和H2O2的濃度增加。
在該研究中PbrMTA1沉默與野生型植株對照與干旱處理后植物生理學(xué)的分析通過MAXI-IMAGING-PAM葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)完成。
IMAGING-PAM葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)的文獻(xiàn)應(yīng)用非常多,絕不僅限于上述研究中的番茄(園藝作物),擬南芥(模式植物),梨樹(果樹)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),在我們整理的光合作用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(EndNote Library)中,是發(fā)表文章較多的型號,單個(gè)型號超過1800篇。2021年,IMAGING-PAM參與發(fā)表的相關(guān)論文曾兩次登上專業(yè)期刊的封面。德國WALZ掌握葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)的核心技術(shù)。IMAGING-PAM,值得您的信任~
相關(guān)閱讀:
? [封面文章]IMAGING-PAM洞察植物間微妙關(guān)系及適應(yīng)性