中国农科院:NMT结合CRISPR / Cas9技术验证OsMPT3调节离子平衡促植物耐盐 | NMT农作物耐盐创新科研平台

转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟


        NMT作为生命科学关键核心技术,是建立活体创新科研平台的必备技术。2005年~2020年,NMT已扎根中国15年。2020年,中国NMT销往瑞士苏黎世大学,正式打开欧洲市场。

20200820 1

孙健副教授:非损伤微测技术在盐胁迫上的应用点击查看视频

基本信息
主题:NMT结合CRISPR / Cas9技术验证OsMPT3调节离子平衡促植物耐盐
期刊:The Crop Journal
研究使用平台:NMT农作物耐盐创新科研平台
标题:Mutagenesis revealsthat the rice OsMPT3 gene is an important osmotic regulatory factor
作者:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所程宪国、黄升财

 

检测指标

Na+、K+、Ca2+

 

检测样品

水稻根根毛区(距根尖10mm的根表上的点)

 

离子流实验处理方法
将2周龄幼苗(WT和突变体)置于含有120mmol·L-1 NaCl的霍格兰营养液中24h。

离子流结果

        当幼苗在适宜的培养液中生长时,mpt30突变体和WT在根尖伸长区的Na+流速呈现出相似的变化趋势,但mpt30突变体在8.5min后表现出比WT更低的Na+外排量(图a)。当幼苗在120mmol·L-1 NaCl溶液中暴露时,mpt30突变体和WT均表现出逐渐增加的Na+外排趋势,但与WT相比,突变体在根尖伸长区的Na+外排速率显著降低(图b)。与Na+相比,突变体和WT在良好的培养条件下都表现出K+在伸长区的内流,并且突变体的K+内流速率明显高于WT(图c)。盐胁迫下,mpt30突变体的K+流速由内流转化为外排,而WT中K+的内流速率逐渐降低,并在9min后表现出明显的外排(图d)。当水稻幼苗在适宜的溶液中生长时,突变体和WT都表现出随时间逐渐减少的Ca2+外排,但是mpt30突变体显示出相对于WT显著增加的Ca2+外排速率(图e)。盐胁迫下,突变体和WT的Ca2+流速分布呈现相似的趋势,mpt30和WT的Ca2+外排速率均显著高于良好培养(图f)。

       无论是在适宜培养还是盐胁迫下,mpt30突变体的根尖Na+净流速均显著低于WT。在良好培养条件下,突变体中Na+的平均外排量下降了76.7%,在盐胁迫下下降了60.2%(图g)。与Na+相反,在良好培养条件下,K+呈内流趋势,突变体的平均K+内流速率高于WT。然而,在盐胁迫下,WT中的K+呈现内流,而mpt30突变体则表现出K+外流(图h)。盐胁迫增加了突变体和野生型水稻的Ca2+外流;然而,无论是在适宜条件下培养还是在NaCl胁迫下,mpt30突变体的Ca2+净外排量都比WT净外排量高(图i)。

 

20200821 2

 

        Fig.3–Flux profiles of Na+, K+ and Ca2+ in roottip elongation zones of 7-day-oldrice seedlings. (a)Net Na+ fluxes under favorable culture. (b) Net Na+fluxes under culture with a 120 mmol·L-1 NaCl solution. (c) Net K+fluxes under favorable culture. (d) Net K+ fluxes under salt stress.(e) Net Ca2+ fluxes under favorable culture. (f) Net Ca2+fluxes under culture with a solution of 120 mmol·L-1 NaCl. Net effluxes areindicated by positive and net influxes by negative values. (g) Mean Na+flux. (g) Mean K+ flux. (i) Mean Ca2+ flux. WT, wildtype.

 

其它实验结果

  • OsMPT3;1OsMPT3;2是同源基因。

  • 突变体对盐胁迫的耐受性更低

  • 在盐胁迫下,OsMPT3s基因的突变下调了ATP酶基因的表达

  • 突变体叶片中ATP、P、K+、Na+和Ca2+的分布发生了变化。

  • 突变体对ATP表现出较高的敏感性。

  • 突变体能引起转录水平的改变。

  • OsMPT3;2基因的突变改变了差异代谢物的分布。


结论

      OsMPT3基因调节了盐胁迫下水稻磷转运和ATP合成的能量供应,引发了参与渗透调节的离子和代谢物积累的变化,从而提高了水稻的耐盐性。本研究证明了CRISPR/Cas9基因编辑技术在植物功能基因研究中的有效应用。

 

离子流实验使用的测试液

1.0 NaCl,0.1 CaCl2,0.1 KCl,pH 5.8

 

 

友情链接:

 

中关村NMT产业联盟 younger xbi wsi10 lmtx bjgxdxsjycyxxw

联系我们

总公司地址:北京市海淀区苏州街49-3号,盈智大厦6层

电话:010-8262 2628

邮箱:pub@xuyue.net

 

分公司地址:江苏省常州市钟楼区长江中路299号 中博创业园4幢126室

关注官微,获海量文献

XuyueWeixin2Dbar