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拟南芥AtFTCD-L参与根系响应土壤紧实度的机制
植物学报
2025, 60 (4):
551-561.
DOI: 10.11983/CBB24154
植物根系在生长发育过程中响应各种非生物胁迫, 包括干旱、重金属、盐、冷、热以及生理性缺素等, 其中土壤结构特别是土壤紧实度会影响根系的生长与形态, 进而影响作物产量。高尔基体通过囊泡分泌参与根系的生长以及响应非生物胁迫。然而, 高尔基体如何参与根系响应土壤紧实度的机制还不清楚。前期研究发现拟南芥(Arabidopsis thaliana) AtFTCD-L定位在高尔基体反面(trans Golgi network, TGN)上, 参与囊泡的分选和/或分泌, 调节根冠外周细胞中的黏液成分。在前期研究的基础上, 模拟土壤高紧实度生长条件, 观察稳定表达PINs-GFP的纯合体拟南芥植株表型, 通过观察生长素相关荧光信号, 发现AtFTCD-L突变体根尖以及根尖细胞在纵向上短于野生型等材料, 而在横向上宽于野生型等材料, 并且细胞形态明显异常。通过对PINs相关材料进行荧光信号收集, 发现突变体植株中PIN7低表达或不表达。综上表明, AtFTCD-L在拟南芥植株根系中通过调节PIN7的分布或表达来响应土壤紧实度。研究结果为揭示植物根系响应土壤紧实度胁迫的适应机制提供了理论指导。  View image in article
图5
带GFP标签的PIN7转基因植株与野生型(WT)、突变体、回复突变体(Comp)杂交株系在紧实度阻力培养基中的生长情况
Bar=5 mm
正文中引用本图/表的段落
在前期进行荧光漂白恢复实验时, 发现缺失AtFTCD- L会影响细胞中质膜标记蛋白RLK的分泌。为了分析定位于质膜的PIN蛋白是否受AtFTCD-L基因缺失影响表达进而参与调节根系生长, 我们用生长素转运体的内源启动子融合GFP的PIN1、PIN2、PIN3、PIN7和DR5与野生型、突变体与回复突变体种子进行杂交。收集带有GFP标签的稳定表达种子, 点播到2%紧实度阻力培养基中, 以PIN7为代表观察表型, 发现稳定表达PIN7-GFP标签的突变体根长在模拟高紧实度阻力生长条件下同样短于野生型与回复突变体材料(图5)。
(A) PIN1与ftcd突变体和野生型杂交株系在荧光与明场条件下的图片; (B) PIN3与ftcd突变体和野生型杂交株系在荧光与明场条件下的图片; (C) DR5与ftcd突变体和野生型杂交株系在荧光与明场条件下的图片。Bars=20 μm
本文的其它图/表
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