基本信息

• 主题：NMT发现SlSTE1通过ABA依赖的信号途径清除ROS提高K/Na比促番茄耐盐
• 期刊：Journal of Integrative Plant Biology
• 影响因子：4.885
• 研究使用平台：NMT植物耐盐创新平台
• 标题：SlSTE1 promotes ABA-dependent salt stress-responsive pathways via improving ion homeostasis and ROS scavenging in tomato
• 作者：江苏师范大学朱明库、李宗芸、孟小庆、蔡敬

 

检测离子/分子指标

H⁺，K⁺

 

检测样品

番茄根（距根尖500 μm根表上的点）

 

中文摘要（谷歌机翻）

高盐是降低作物生产力和品质的主要限制因素之一。本研究报告了没有任何已知保守结构域的小蛋白SALT TOLERANCE ENHANCER1（STE1）是番茄耐盐所必需的。与WT相比，过表达SlSTE1（OE）增强了植物对多种氯化盐（NaCl、KCl和LiCl）和氧化胁迫的耐受性，同时提高了抗氧化酶的活性，增加了ABA和叶绿素的含量，减少了MDA和ROS的积累。而且，OE植株中K⁺外排减少，H⁺外排增加，诱导了较高的K⁺/Na⁺比值。相比之下，SlSTE1-RNAi植株对盐胁迫的耐受性下降。RNA-seq数据显示，盐胁迫下OE植株vs WT植株中有1330个DEGs，编码TFs、逆境相关蛋白、次生代谢、激酶和激素合成/信号相关蛋白（尤其是ABA和ACC）的多种多样的基因的转录显著升高。此外，SlSTE1-OE植株对ABA的敏感性增强，结果表明SlSTE1通过与SlPYLs和SlSnRK2s相互作用，促进ABA依赖的盐胁迫响应途径。总之，本研究表明，SlSTE1蛋白通过ABA信号传导、ROS清除、提高离子稳态来赋予番茄耐盐性。

 

离子/分子流实验处理

25日龄番茄（WT 及转基因株系），100 mM NaCl实时处理。

 

离子/分子流实验结果

非损伤微测技术（NMT）结果显示，NaCl实时处理诱导WT和OE植株根尖K⁺和H⁺外排速率显著增加，而OE植株的K⁺和H⁺外排速率显著低于WT植株（图1）。

图1. 盐胁迫对WT和OE植株根尖K⁺和H⁺实时流速动态变化的影响。

图2. 植物根部检测图

 

其他实验结果

 

 

• 多种胁迫和激素处理能显著诱导SlSTE1的表达。

• lSTE1-OE植株在NaCl、KCl和LiCl等不同类型盐胁迫下的表现均优于WT，因此，SlSTE1对盐的响应并不对钠具有特异性。

• 转基因株系在盐胁迫下的不同存活率与相应的生理参数有关。

• 盐胁迫下，OE的Na⁺积累比WT少，K⁺/Na⁺比值高于WT，且OE中几乎所有检测到的参与离子平衡的基因的表达也都高于WT。

• 盐胁迫15 d后，OE积累的ROS远少于WT，而Ri植株积累的ROS水平与WT相当。

• WT幼苗在5 μM MV（诱导叶绿体产生超氧自由基的除草剂甲基紫精）处理下根长和地上部分长度均显著小于OE。

• 在盐胁迫下，SlSTE1影响多种非生物和生物胁迫及激素相关基因的转录。

• SlSTE-OE植株表现出对ABA的敏感性的改变，而对ACC的敏感性改变不大。

• SlSTE1对调控ABA相关基因的表达至关重要。

• SlSTE1可以通过与番茄中的SlPYLs和SlSnRK2s相互作用来调控ABA通路。

 

结论

本结果表明，SlSTE1在抗盐胁迫防御机制中的功能参与与ABA介导的信号传导，增强的ROS清除能力和K⁺/Na⁺稳态有关。SlSTE1的过表达还会影响许多胁迫响应基因的转录，并整合其他有益的特性，如对不同类型的盐胁迫和氧化胁迫的耐受性。因此，本研究表明SlSTE1通过改善番茄体内的离子稳态和ROS清除，促进ABA依赖的盐胁迫应答途径。

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0

 

仪器采购信息

• 据中关村NMT产业联盟了解，江苏师范大学于2013年采购了美国扬格公司公司的非损伤微测系统。

 

文章原文：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.12987

 

感谢本文通讯作者，江苏师范大学朱明库副教授校稿

标签: H+, K+, ROS, 氧化胁迫, 番茄, 盐胁迫, 离子平衡, 转录