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TP|东北林业大学王玉成研究团队利用酵母高通量耐盐筛选技术揭示柽柳的耐盐机理

作者:南京瑞源生物技术有限公司 浏览: 发表时间:2021-07-15 09:16:14

土壤盐分在未来将继续对粮食安全和作物生产构成威胁。了解植物的耐盐机理,培育耐盐植物是解决土壤盐渍化问题的有效途径。在基因组水平上筛选与非生物胁迫相关的基因对于培育耐盐植物具有重要意义。

东北林业大学王玉成研究团队在“Tree Physiology”发表了一篇名为“Revealing the salt tolerance mechanism of Tamarix hispidaby large-scale identifcation of genes conferring salt tolerance”的文章揭示了通过大规模鉴定耐盐基因揭示柽柳的耐盐机理。


在本研究中,我们首先构建了一个cDNA文库,并将克隆转化到酵母细胞中进行外源表达,然后进行耐盐性筛选,形成耐盐性文库。利用高通量测序技术对盐胁迫文库中的基因进行了测定。此外,还进行了基于瞬时转化的功能得失研究,以表征耐盐基因的功能,并评估盐胁迫文库的可靠性。此外,将这些基因转化到拟南芥植株中,进一步研究这些基因的功能。利用这一方法,我们从柽柳中大规模筛选出耐盐基因,并对这些基因进行分析,确定了与耐盐相关的生物学过程。同时,对这些耐盐过程中的关键基因进行了鉴定。

图1  T.hispida. cDNA文库的构建与分析

在盐胁迫文库中,许多基因与已知的耐盐基因具有显著的序列相似性,表明它们可能参与了耐盐性。然而,在耐盐性研究中仍存在许多功能未知或功能未知的基因。为了研究它们是否是真正的耐盐基因,我们随机选取了21个基因来表征它们的功能。在盐胁迫条件下,除了编码CCR4相关因子1(CCR4,基因库编号:MK209690)和actin(基因库编号:MK209695)的基因外,其他研究基因的转录水平均与电解质渗漏率呈负相关,表明这些基因的过度表达降低了膜损伤。WLR与耐盐性和耐旱性密切相关;因此,我们进一步研究了所研究的基因是否在水分流失控制中起作用。CCR4和actin表达水平的改变并没有改变WLRs,表明它们不调节WLRs。21个耐盐基因中有6个功能未知。为了进一步研究它们在耐盐性中的作用,对可溶性糖和可溶性蛋白质进行了测定。在盐胁迫条件下,这6个基因的过表达都显著提高了可溶性糖和可溶性蛋白质的含量;同时,这些基因被敲除的植物都表现出可溶性糖和蛋白质水平的下降。可溶性糖和可溶性蛋白质是影响植物耐盐性的重要生理因子。因此,可溶性糖和蛋白质含量的增加表明,这6个基因可以通过调节可溶性糖的生物合成,增加渗透调节,保护蛋白质生物合成系统免受盐胁迫的伤害,从而提高耐盐性

图2T. hispida耐盐特性

在本研究中,我们从T. hispida中已经识别到了1224个潜在的耐盐基因。为了进一步确认盐胁迫文库中鉴定的基因是否真的能耐受盐胁迫,使用先前报道的瞬时转化方法进行了功能获得和丧失研究,基于瞬态转换的功能得失分析已被广泛用于研究非生物胁迫耐受性。此外,我们还将部分研究基因导入拟南芥,进一步研究其耐盐性。我们的研究表明,稳定转化拟南芥得到的结果与瞬时转化拟南芥得到的结果完全一致。这些结果共同表明本研究中耐盐基因的特征是可靠的。


文献链接:https://doi.org/10.1093/treephys/tpab072

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土壤盐分在未来将继续对粮食安全和作物生产构成威胁。了解植物的耐盐机理,培育耐盐植物是解决土壤盐渍化问题的有效途径。在基因组水平上筛选与非生物胁迫相关的基因对于培育耐盐植物具有重要意义。
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