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抗凋亡基因(CED-9)提高植株对盐胁迫和氧化应激的耐受性

上一篇 / 下一篇  2009-06-23 09:01:12

  CED-9通过改变跨膜的离子流来提高植物对胁迫的耐受性
抗凋亡基因(CED-9)提高植株对盐胁迫和氧化应激的耐受性
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图注:Control(圆形)、PVX-WT(三角形)和PVX/CED-9转基因(方形)烟草植株叶片,在H2O2处理前后,三种叶肉细胞的K+(左)和H+(右)离子流的变化。负值表示离子外流,正值表示离子内流。

凋亡(Apoptosis)是细胞程序性死亡的一种,在调节植物对环境的适应性中起到重要作用。近期有研究表明动物的抗凋亡基因(CED-9)在植物中表达,能够显著提高植物对各种生物和非生物胁迫的耐受性,但隐藏在该现象下的最基本的细胞机制尚未被考察。

烟草(Nicotiana benthamiana)瞬时表达了CED-9抗凋亡基因后,对盐胁迫及氧化应激时植株的特定离子流“指纹”进行了研究。使用非损伤微测技术(MIFE)对离子流进行检测,可以看到CED-9基因通过改变跨膜K+和H+离子流的模式来提高植株对盐胁迫和氧化应激的耐受性。

本文首次对植物的“离子流指纹”和细胞程序性死亡机制的关系进行研究,发现CED-9基因可以控制叶肉细胞质膜上的两种K+通道:KOR和NSCC,从而阻止NaCl引起的盐胁迫叶片的K+外流;同时,CED-9基因表达能显著降低氧化应激引起的K+外流,维持胞内离子平衡,以减少氧化应激带来的短期和长期损害。

关键词:离子流(Ion flux), 膜转运(Membrane transport), 凋亡(Apoptosis), 盐胁迫(Salinity), 氧化应激(Oxidative stress)
参考文献:Sergey Shabala, et al. Planta, 2007, 227:189 -197
 
Abstract

Apoptosis, one form. of programmed cell death (PCD), plays an important role in mediating plant adaptive responses to the environment. Recent studies suggest that expression of animal anti-apoptotic genes in transgenic plants may signiWcantly improve a plant’s ability to tolerate a variety of biotic and abiotic stresses. The underlying cellular mechanisms of this process remain unexplored. In this study, we investigated speciWc ion Xux “signatures” in Nicotiana benthamiana plants transiently expressing CED-9 anti-apoptotic gene and undergoing salt- and oxidative stresses. Using a range of electrophysiological techniques, we show that expression of CED-9 increased plant salt and oxidative stress tolerance by altering K+ and H+ Xux patterns across the plasma membrane. Our data shows that PVX/CED-9 plants are capable of preventing stress-induced K+ eZux from mesophyll cells, so maintaining intracellular K+ homeostasis. We attribute these eVects to the ability of CED-9 to control at least two types of K+-permeable channels; outward-rectifying depolarization-activating K+ channels (KOR) and non-selective cation channels (NSCC). A possible scenario linking CED-9 expression and ionic relations in plant cell is suggested. To the best of our knowledge, this study is the Wrst to link “ion Xux signatures” and mechanisms involved in regulation of PCD in plants.

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iTIANMING 引用 删除 iTIANMING   /   2009-06-24 11:19:16
谢谢您的分享!
uwku58h 引用 删除 uwku58h   /   2009-06-23 23:59:04
不错的信息关注了!
ttkl533 引用 删除 ttkl533   /   2009-06-23 23:51:10
谢楼主您的资源共享!awecome!
sacred 引用 删除 sacred   /   2009-06-23 23:45:19
感谢博主的资料,了解了。。。
notrjhn 引用 删除 notrjhn   /   2009-06-23 23:37:40
谢谢您的资料分享!
 

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