欧美国产日韩在线免费观看-欧美日韩成人激情一区二区-欧美久久综合一区二区-亚洲av寂寞少妇久久

| 注冊| 產(chǎn)品展廳| 收藏該商鋪

行業(yè)產(chǎn)品

當前位置：
旭月（北京）科技有限公司>>技術(shù)文章>>JHM陳少良：PeANN1可作為植物修復(fù)候選基因緩解鎘脅迫

JHM陳少良：PeANN1可作為植物修復(fù)候選基因緩解鎘脅迫

閱讀：373        發(fā)布時間：2021-1-5

NMT作為生命科學(xué)底層核心技術(shù)，是建立活體創(chuàng)新科研平臺的*技術(shù)。2005年~2020年，NMT已扎根中國15年。2020年，中國NMT銷往瑞士蘇黎世大學(xué)，正式打開歐洲市場。

 

 

基本信息

主題：PeANN1可作為植物修復(fù)候選基因緩解鎘脅迫

期刊：Journal of Hazardous Materials

影響因子：9.038

研究使用平臺：NMT重金屬創(chuàng)新平臺

標題：Populus euphratica annexin1 facilitates cadmium enrichment in transgenic Arabidopsis

作者：北京林業(yè)大學(xué)陳少良、張一南

 

檢測離子/分子指標

 

Cd2+、Ca2+

 

檢測樣品

 

擬南芥（WT,Atann1, PeANN1-OE1, PeANN1-OE2）根分生區(qū)（距根尖200 μm根表上的點）

 

 

中文摘要

 

植物修復(fù)技術(shù)為重金屬（heavy metal, HM）污染土壤和水體的修復(fù)提供了巨大的潛力。篩選和確定與HM吸收和運輸有關(guān)的候選基因是通過基因工程改善植物修復(fù)的先決條件。本研究以鎘（Cd）敏感型胡楊為材料，鑒定了一個促進Cd富集的膜聯(lián)蛋白編碼基因。用CdCl2（50-100 μM）處理12 h后, 胡楊細胞下調(diào)了annexin1 （PeANN1）的轉(zhuǎn)錄水平。PeANN1與擬南芥Annexin1（AtANN1）同源，并且主要定位于質(zhì)膜（PM）和細胞溶質(zhì)。與野生型和Atann1突變體相比，PeANN1在擬南芥中過表達導(dǎo)致長期Cd脅迫（10 d, 50 μM）后植物的存活率和根長下降更為明顯，這是由于根部Cd積累較多造成的。PeANN1轉(zhuǎn)基因植株的根在鎘激（30 min，50 μM）和短期脅迫（12 h，50 μM）下表現(xiàn)出增強的Cd2+內(nèi)流傳導(dǎo)。值得注意的是，PeANN1促進的Cd2+內(nèi)流被鈣滲透通道（CaPC）抑制劑（GdCl3）顯著抑制，但被1 mM H2O2促進，表明Cd2+通過PM中的自由基激活的CaPCs進入根細胞。因此，PeANN1可以作為通過基因工程改善植物修復(fù)的候選基因。

 

 

離子/分子流實驗處理方法

 

7日齡擬南芥幼苗，

① 分別在0、50 μМ CdCl2的MS液體培養(yǎng)基中12 h

② 用50 μМ CdCl2實時處理

③ 分別在0、50 μМ CdCl2的MS液體培養(yǎng)基中12 h，然后用1.0 mM H2O2實時處理

④ 分別在0、50 μМ CdCl2的MS液體培養(yǎng)基中12 h，之后在50 μM CdCl2存在下，用500 μM GdCl3對CdCl2處理的植物再進行30 min的預(yù)處理

 

 

離子/分子流實驗結(jié)果
 
穩(wěn)態(tài)Cd2+流速結(jié)果表明，短期（ST）CdCl2（50 μМ, 12 h）處理會導(dǎo)致所有測試根中明顯的Cd2+內(nèi)流（圖1）。PeANN1轉(zhuǎn)基因株系根的Cd2+流速率顯著高于WT和Atann1（圖1）。在存在Cd2+的情況下，典型的鈣通道抑制劑GdCl3明顯抑制了所有測試株系中Cd2+的內(nèi)流（圖1）。藥理學(xué)結(jié)果表明，Cd2+的內(nèi)流在一定程度上是由PM中的CaPCs介導(dǎo)的。

圖1.CdCl2和GdCl3對WT、Atann1突變體和PeANN1轉(zhuǎn)基因系中Cd2+穩(wěn)態(tài)流速的影響

在過表達PeANN1的擬南芥中還檢測了CdCl2引起的Cd2+實時流速。在所有測試株系中，鎘實時脅迫（50 μМ CdCl2）會引起短暫的Cd2+內(nèi)流（圖2A）。PeANN1-OE1（133.7 pmol cm-2s-1）和PeANN1-OE2（126.9 pmol cm-2s-1）的Cd2+內(nèi)流峰值顯著高于WT（83.6 pmol cm-2s-1）和Atann1（54.4 pmol cm-2s-1, 圖2B）。

圖2. CdCl2對擬南芥根中Cd2+實時流速的影響

實時流速結(jié)果表明，在H2O2處理（1.0 mM）后，所有根中Cd2+和Ca2+的內(nèi)流速率明顯增加，但隨著H2O2的處理時間延長，Cd2+和Ca2+的內(nèi)流速率逐漸降低（圖3A, B）。然而，PeANN1-OE1和PeANN1-OE2根中Cd2+和Ca2+的內(nèi)流速率的峰值明顯高于WT和Atann1根的內(nèi)流速率（圖3C, D）。這些結(jié)果表明，H2O2能促進PeANN1轉(zhuǎn)基因植株根中Cd2+和Ca2+的傳導(dǎo)。

圖3. H2O2對WT、Atann1突變體和PeANN1轉(zhuǎn)基因系中Cd2+或Ca2+實時流速的影響

 

 

其他實驗結(jié)果

 

  • 實時定量PCR分析顯示，CdCl2處理顯著降低了胡楊愈傷組織中PeANN1轉(zhuǎn)錄水平。

  • PeANN1的cDNA全長序列為951bp，編碼一個有316個氨基酸的假定蛋白。

  • 系統(tǒng)發(fā)育分析表明，PeANN1與Gossypium barbaense和Lavatera thuringiaca的附件蛋白高度同源。

  • PeANN1-GFP主要位于細胞質(zhì)區(qū)域，與質(zhì)膜（PM）標記FM4-64和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）標記ER-CFP共定位，表明PeANN1可能在ER中產(chǎn)生，并通過分泌途徑進入PM。

  • 在無鎘條件下，PeANN1-OE1和PeANN1-OE2的植株生長與WT和Atann1的植株生長沒有太大差異。然而，WT和PeANN1-轉(zhuǎn)基因株系的存活率和根長在CdCl2處理10 d后有所下降。與WT相比，PeANN1-轉(zhuǎn)基因株系對CdCl2的抑制更為明顯。突變體Atann1在長期CdCl2脅迫后，根系生長減少較少，存活率沒有下降。

  • CdCl2脅迫后，細胞Cd2+濃度顯著增加。PeANN1-轉(zhuǎn)基因株系表現(xiàn)出比WT根更高的熒光強度。Atann1突變體則保持了較低的Cd2+熒光強度。

 

 

結(jié)論

 

過表達PeANN1可以增強轉(zhuǎn)基因擬南芥對Cd2+的富集。本研究建立了一個示意圖模型，說明了PeANN1促進了Cd在轉(zhuǎn)基因植物中的富集。如圖4所示，據(jù)推測，PeANN1通過以下方式促進Cd的富集：（i）調(diào)節(jié)鈣滲透通道的運輸，（ii）插入膜中破壞膜雙層的穩(wěn)定性或作為ROS激活的鈣滲透通道。通道電導(dǎo)率以及對鈣和鎘的選擇性需要通過使用平面脂雙層和膜片鉗的電生理學(xué)檢測來進一步了解。盡管鎘的電導(dǎo)特性需要進一步研究，但根據(jù)本研究的實驗結(jié)果，建議轉(zhuǎn)化PeANN1基因以改善植物的修復(fù)作用。

圖4.鎘脅迫下PeANN1-促進轉(zhuǎn)基因擬南芥Cd2+富集的示意圖模型

 

 

測試液

 

Cd2+：0.05 mM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.05 mM CaCl2, pH 5.7

Ca2+：0.1 mM NaCl, 0.1 mM KCl, 0.2 mM CaCl2, pH 5.7

收藏該商鋪

請 登錄 后再收藏

提示

您的留言已提交成功！我們將在第一時間回復(fù)您~
二維碼