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冰叶日中花卫细胞从C3到CAM转变过程中的分子改变

来源: 发布时间:2019-10-08 10:42:55 点击数: 使用提问咨询价格

原文以Molecular changes in Mesembryanthemum crystallinum guard cells underlying the C3 to CAM transition 为标题发表于2019年4月12日的 bioRxiv 上。

 

原文作者:Wenwen Kong等

 

研究者们在该项研究中

使用 LI-6800高级光合荧光测量系统 进行叶片气体交换测量

 

景天酸代谢(CAM)是光合作用的一种特殊类型:气孔在白天关闭,增强节水能力;在晚上开放,允许吸收CO2。冰叶日中花(Mesembryanthemum crystallinum)是一种兼性的CAM植物,在盐或干旱胁迫下可以从C3光合作用转变为CAM。但是,从C3到CAM转变的胁迫诱导分子机制仍然未知。研究者研究了冰叶日中花在盐胁迫环境下从C3到CAM的转变过程。

 

对照组和盐胁迫组叶片可滴定酸度和形态学表型对比

 

利用LI-6800测量盐胁迫后冰叶日中花的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率的变化。同时,在保卫细胞中,通过3'-mRNA测序进行单细胞型转录组谱分析,以确定在转变过程中此关键细胞类型的分子变化。

 

盐胁迫处理第6天开始,叶片的夜间净光合速率开始逐渐增强,而白天的则开始下降,表现为从C3向CAM代谢的转变。

对照组和盐胁迫组叶片净CO2交换和气孔孔径的数据对比

 

在转变过程中,共有495个转录本显示出对照样品和盐处理样品之间的差异表达,包括285个已知的保卫细胞基因,7个CAM相关基因,18个转录因子和185个以前未在保卫细胞中表达的其他基因。盐胁迫处理7天后,编码CAM光合作用关键酶的PEPC1和PPCK1在卫细胞中被上调,表明卫细胞本身就可以完成从C3到CAM的转变

 

从C3到CAM转化过程中CAM标记基因的表达水平和PEPC活性变化

 

这项研究为将CAM代谢植物的气孔行为引入C3作物,以提高水分利用效率,提供了重要信息。

 

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