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Plants-Basel東農(nóng)：NMT發(fā)現(xiàn)耐寒番茄在低溫脅迫下保鉀
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(tái)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：NMT發(fā)現(xiàn)耐寒番茄在低溫脅迫下保鉀能力更強(qiáng)
期刊：Plants-Basel
影響因子：2.762
研究使用平臺(tái)：NMT植物溫度脅迫創(chuàng)新平臺(tái)
標(biāo)題：Gene Expression and K+ Uptake of Two Tomato C*rs in Response to Sub-Optimal Temperature
作者：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)吳鳳芝、高歡
檢測離子/分子指標(biāo)
K+
檢測樣品
番茄根，距根尖400 μm根表上的點(diǎn)
次優(yōu)溫度會(huì)對(duì)番茄（Solanum lycopersicum）的生長產(chǎn)生不利影響，而K+在植物的耐寒性中起著重要作用。然而，番茄對(duì)次優(yōu)溫度的基因表達(dá)和K+吸收的反應(yīng)仍不十分清楚。為了解決這些問題，將一個(gè)耐寒番茄栽培品種東農(nóng)722（T722）和一個(gè)寒敏感栽培品種東農(nóng)708（S708）分別暴露于次優(yōu)（15/10℃）和正常溫度（25/18℃）下，研究其生長、K+吸收特性和全局基因表達(dá)的差異。結(jié)果表明，與S708相比，T722表現(xiàn)出較低的植株生長速度、全株K+量和K+凈吸收率的降低，T722在亞優(yōu)溫度條件下還具有較高的過氧化物酶活性和較低的K+外排速率。RNA-seq分析表明，在S708和T722的根中分別發(fā)現(xiàn)了響應(yīng)于次優(yōu)溫度的差異表達(dá)基因（DEGs）共1476個(gè)和2188個(gè)。功能分類顯示，大部分DEG參與了“植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)”、“苯丙醇生物合成”、“硫代謝”和 “細(xì)胞色素P450”。僅在T722中顯著上調(diào)的基因涉及“苯丙醇生物合成”和“植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)”途徑。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，次優(yōu)溫度抑制了兩個(gè)栽培品種中編碼K+轉(zhuǎn)運(yùn)體SIHAK5基因的表達(dá)，但僅在S708中降低了編碼K+通道AKT1基因的表達(dá)?？偟膩碚f，本研究結(jié)果揭示了番茄根部的低溫相應(yīng)基因，為進(jìn)一步研究亞低溫下番茄K+吸收的機(jī)制提供了基礎(chǔ)。
離子/分子流實(shí)驗(yàn)處理方法
處理5 h后，在正常溫度（CK）和次優(yōu)溫度（T）下，T722根中K+內(nèi)流，而在S708根中K+外排（圖1a）。在處理5 d時(shí)，正常溫度條件下，兩個(gè)品種都出現(xiàn)了K+內(nèi)流。然而，在次優(yōu)溫度條件下，兩個(gè)品種的K+外排速率顯著增加，并且在S708中觀察到更明顯的增加（圖1a）。
圖1. 在正常溫度和次優(yōu)溫度條件下S708和T722根尖中K+的平均流速變化
處理后5 h，在正常和次優(yōu)溫度條件下，10 min的檢測期內(nèi)兩個(gè)品種的K+均表現(xiàn)出穩(wěn)定且持續(xù)的流速（圖2b）。在處理5 d時(shí)，正常和次優(yōu)溫度條件下S708中K+的凈流速趨勢與T722中的相似。在次優(yōu)溫度條件下，10 min檢測期間，S708的K+流速從T722 pmol cm-2s-1增加到308 pmol cm-2s-1，T722從65.57 pmol cm-2s-1增加到92.62 pmol cm-2s-1（圖2b）。
圖2. 在正常溫度和次優(yōu)溫度條件下S708和T722根尖中K+的凈流速變化
其他實(shí)驗(yàn)結(jié)果
次優(yōu)溫度處理5 d后顯著降低了S708的株高、植物生長率、根表面積和總根長。
次優(yōu)溫度處理會(huì)增加MDA含量和POD活性，降低全株K+含量。
次優(yōu)溫度顯著降低了兩個(gè)番茄品種的K+凈吸收率和轉(zhuǎn)運(yùn)率。
T722中上調(diào)或下調(diào)的差異基因數(shù)量遠(yuǎn)高于S708。
在次優(yōu)溫度條件下，兩個(gè)品種中編碼水通道蛋白的兩個(gè)基因均被抑制。
結(jié)論
測試液
0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH 6.0