跳过主要内容gydF4y2Ba

黄嘌呤和尿酸的外源性应用,核碱基抗坏血酸转运蛋白MDNAT7表达调节苹果中的盐度耐受性gydF4y2Ba

抽象的gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

土壤盐度是对全球农业的关键威胁。在植物中,黄嘌呤的积累激活黄嘌呤脱氢酶(XDH),其催化黄嘌呤对尿酸的氧化/转化以除去过量的反应性氧(ROS)。核碱酶 - 抗坏血酸转运蛋白(NAT)家族也称为核酸酶阳离子交响者(NCS)或类似AZGA的家族。已知NAT在植物中运输黄嘌呤和尿酸。的表达gydF4y2Bamdnat.gydF4y2Ba受苹果中盐度应力的影响。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

在这项研究中,我们发现黄嘌呤和尿酸的外源性应用增强了苹果植物盐度胁迫的抗性。此外,gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba过表达苹果植株的黄嘌呤和尿酸浓度高于非转基因植株,对盐胁迫的耐受性提高,而表型相反gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2BaRNAi植物。这些差异可能是由于活性氧清除和离子稳态能力的增强或减弱。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

我们的结果表明,黄嘌呤和尿酸具有盐胁迫缓解的潜在用途,并且gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba可以用作候选基因以将植物中的盐胁迫工程抵抗力。gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

土壤盐分是农业最重要的环境限制之一,它影响了超过8亿公顷的土地[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba].因为盐胁迫可能对作物性能产生不利影响[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,分子育种项目的研究人员识别出具有耐盐性的基因,并检查在转基因作物中操纵这些基因表达的可能性,这是至关重要的。盐胁迫干扰许多生理和代谢过程,导致褪绿、坏死和离子毒性[gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba].在受影响的植物中,短期应激反应可能导致抑制水吸收;降低根生长,叶片开发和新叶的生产;损伤传递叶片的细胞[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba].长期应力应答可包括较旧的叶子中的盐螯合,这会导致其过早衰老和酶活性的下降和光合作用[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba6gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

盐胁迫严重中断植物的正常生长及其生产率,影响整个生命过程的植物[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba].在盐胁迫条件下,通过离子和渗透胁迫,营养性失衡或这些因素的组合损害生理和代谢活动[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba8gydF4y2Ba].离子胁迫诱导过量的nagydF4y2Ba+gydF4y2Ba堆积在树叶中在高盐胁迫时期,钠的吸收gydF4y2Ba+gydF4y2Ba与k的竞争gydF4y2Ba+gydF4y2Ba,导致细胞质的过量封存gydF4y2Ba+gydF4y2Ba而不是cl.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba在细胞内[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba].植物回应过量的nagydF4y2Ba+gydF4y2Ba通过维持高胞质溶胶kgydF4y2Ba+gydF4y2Ba/ NagydF4y2Ba+gydF4y2Ba降低其胞质钠水平gydF4y2Ba+gydF4y2Ba.在植物的根中,KgydF4y2Ba+gydF4y2Ba土壤吸收主要由K介导gydF4y2Ba+gydF4y2Ba渠道或运输车。这些k的转录和活动gydF4y2Ba+gydF4y2Ba频道或运输司可以响应kgydF4y2Ba+gydF4y2Ba不足(gydF4y2Ba9gydF4y2Ba].过多的nagydF4y2Ba+gydF4y2Ba由质膜传感器检测,然后诱导细胞溶质CA水平的增加gydF4y2Ba2+gydF4y2Ba[gydF4y2Ba10.gydF4y2Ba].SOS3-SOS2蛋白复合物激活SOS1蛋白,这是一种质膜钠gydF4y2Ba+gydF4y2Ba/HgydF4y2Ba+gydF4y2Ba诱导钠外流的反向转运体gydF4y2Ba+gydF4y2Ba[gydF4y2Ba11.gydF4y2Ba].此外,SOS2规范了V-H的活动gydF4y2Ba+gydF4y2Ba- atp酶和NHX1反转运体[gydF4y2Ba11.gydF4y2Ba].离子稳态也可以抑制或刺激其他相关转运蛋白的活动,例如gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2BaKgydF4y2Ba+gydF4y2Ba运输车(凌晨)和kgydF4y2Ba+gydF4y2Ba(KAT)型转运蛋白亚家族gydF4y2Ba拟南芥蒂利亚纳gydF4y2Ba[gydF4y2Ba12.gydF4y2Ba].gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Bakea2是叶绿体kgydF4y2Ba+gydF4y2Ba/HgydF4y2Ba+gydF4y2Ba涉及IONOSOSTASIS的aliporter [gydF4y2Ba13.gydF4y2Ba].所有这些转运体都有助于植物耐盐性的发展。渗透不平衡导致水分缺乏,减少叶面积的扩张,导致气孔关闭,最终降低植物的生长和光合速率[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba].植物通过盐过度敏感(SOS)途径来实现离子稳态[gydF4y2Ba14.gydF4y2Ba].盐胁迫还可以促进活性氧(ROS)的产生,即过氧化氢(HgydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba)和超氧化物(OgydF4y2Ba2gydF4y2Ba.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba)[gydF4y2Ba15.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba16.gydF4y2Ba].植物通过在亚细胞水平的一系列酶和非酶抗氧化剂的上调来缓解盐致氧化胁迫的影响。这些酶包括过氧化物酶(POD),过氧化氢酶(CAT),超氧化物歧化酶(SOD),谷胱甘肽还原酶(GR)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)。非酶抗氧化剂抗坏血酸(ASA),谷胱甘肽(GSH)和类胡萝卜素也是清道夫ROS [gydF4y2Ba15.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba17.gydF4y2Ba].此外,据报道,尿酸和/或其分解代谢产物可以消除ROS,因此,这些化合物可以是动物和植物中的显着抗氧化剂[gydF4y2Ba18.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba19.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba21.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba22.gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

在叶肉细胞中,黄嘌呤被黄嘌呤脱氢酶1 (XDH1)催化成局部和全身组织中的尿酸,以清除多余的HgydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba来自叶绿体,从而保护植物免受氧化损伤[gydF4y2Ba23.gydF4y2Ba].在陆地动物体内和体外,尿酸已被认为是一种有效的活性氧清除剂[gydF4y2Ba24.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba25.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba26.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba27.gydF4y2Ba].此外,建议尿酸的某些下游代谢物具有抗氧化潜力[gydF4y2Ba19.gydF4y2Ba].尿酸渗入gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba叶子可以有效地终止活性氧化剂过氧腈[gydF4y2Ba28.gydF4y2Ba].添加到MS固体培养基中的外源性尿酸可预防或显着降低叶绿体-H的积累gydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba在叶子的叶子里gydF4y2Ba拟南芥XDH1gydF4y2Ba突变体,提示尿酸具有清除叶绿体产生的HgydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba[gydF4y2Ba23.gydF4y2Ba].尿素已被证明对萌发至关重要gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba在氮气限制条件下,最近的研究也表明尿酸[gydF4y2Ba29.gydF4y2Ba]、尿囊素和尿囊素[gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba]在生长过程中可以作为唯一的氮源gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba植物。渡边等[gydF4y2Ba31.gydF4y2Ba]报道,随着外源性尿酸的预处理减轻了干旱过敏表型gydF4y2Barapidopsis xdh.gydF4y2Ba- 抑制行,可能是由于其去除多余ROS的能力。然而,尚未研究植物中外源黄嘌呤的结果,以及在应力条件下调节黄嘌呤和尿酸浓度的方式也仍然未知。gydF4y2Ba

负责植物中紫红素和尿酸的转运蛋白是核酸酶 - 抗坏血酸转运蛋白(NAT)。NAT系列也被称为AZGA类似的家庭或核酸酶阳离子交易者(NCS)家族。NAT蛋白是原核生物中NCS1和NCS2系列的成员[gydF4y2Ba32.gydF4y2Ba].NAT蛋白在生物体中普遍存在,该家庭的大约20名成员在功能上表现出来[gydF4y2Ba33.gydF4y2Ba].它们中的大多数吸收H的碱基偶联的同分异构体gydF4y2Ba+gydF4y2Ba在细菌、真菌和植物中,或钠的共体中gydF4y2Ba+gydF4y2Ba在sucker [gydF4y2Ba34.gydF4y2Ba].哺乳动物体内的NATs也转运l -抗坏血酸[gydF4y2Ba35.gydF4y2Ba].据我们所知,玉米叶烫发1(LPE 1)和12gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2BaNATs (NAT1-NAT12)已被报道可转运碱基和尿酸底物。lpe1被认为是尿酸和黄嘌呤的高亲和力转运体[gydF4y2Ba36.gydF4y2Ba].AtNAT1和AtNAT12蛋白已被证实可转运腺嘌呤、鸟嘌呤和尿嘧啶[gydF4y2Ba37.gydF4y2Ba].八gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2BaNATs (AtNAT1-AtNAT8)均转运黄嘌呤[gydF4y2Ba38.gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

苹果gydF4y2Ba马鲁斯gydF4y2Ba×gydF4y2Ba家庭gydF4y2BaBorkh。)是一种广泛种植和经济上重要的多年生植物果实作物。近年来,盐渍化有害地影响了苹果的质量和产量。通过分子生物技术改善苹果盐耐受性已成为现代育种中的重要方法[gydF4y2Ba39.gydF4y2Ba].此外,在木质物种中的NAT系列众所周知,如苹果,或表达的方式gydF4y2Bamdnat.gydF4y2Ba在苹果受环境压力的影响。我们之前孤立gydF4y2BaNATgydF4y2Ba来自苹果基因组的基因家族和克隆gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba,干旱和盐度应力显着诱导[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba].在这里,我们专注于响应盐度压力的功能。过度表达(OE)的gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba增加了苹果中黄嘌呤和尿酸的浓度,导致盐度应力的耐受性增强。这种表型可能归因于ROS清除的增强以及通过在OE植物中的抗氧化酶和离子传输相关基因表达的上调来维持离子稳态的能力。我们的结果提供了过度表达的证据gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba具有耐盐性,表明该基因是未来作物耐盐育种的候选基因。此外,外源黄嘌呤和尿酸的施用也增强了苹果植株的抗盐性。黄嘌呤和尿酸可能在作物生产中帮助植物抗盐。gydF4y2Ba

方法gydF4y2Ba

植物材料和治疗gydF4y2Ba

转基因和未转化野生型(WT)组织培养植株gydF4y2Ba马吕斯有明显gydF4y2Ba简历。“Roya Gala”('GL3',由沉阳农业大学的Zhihong Zhang教授提供,沉阳,沉阳,初期在含0.3米格兰的MS固体培养基上生长gydF4y2Ba- 1gydF4y2Ba6-苄基氨基嘌呤(6-BA)和0.2 mgLgydF4y2Ba- 1gydF4y2Ba吲哚乙酸(IAA)并生成含有0.5 mgL的MS固体培养基上gydF4y2Ba- 1gydF4y2Ba吲哚-3丁酸(IBA)和0.5 mgLgydF4y2Ba- 1gydF4y2BaIAA。植物在23℃和60μmolm下培养gydF4y2Ba- 2gydF4y2Ba s- 1gydF4y2Ba,光周期为14 h。苹果幼苗在MS固体培养基上生根后,转移到装有土壤和珍珠岩混合物的塑料盆中,在22℃光照16 h、暗循环8 h条件下生长。植株在生长室中适应后,移栽到大型塑料盆中保存在温室中。3个月后,健康且大小一致的植物被分配到两个实验组。一半的植株每3天用1 L 200 mM NaCl处理一次[gydF4y2Ba41.gydF4y2Ba],而另一半用每3天用1升水处理,并继续接受标准,日常灌溉。在0,3,6,9和12天的压力暴露后,从茎底的位置9-12完全成熟叶子从10至11点的三棵树中取样,液氮中快速冷冻并储存在 - 80 °C.

为了评估黄嘌呤和尿酸对苹果生长的影响,将具有三片叶的类似尺寸的'GL3'切屑置于MS固体培养基上7天以诱导根原碱基。在初步实验期间筛选黄嘌呤,尿酸和NaCl的浓度后,将茎提示转移到未掺余的MS培养基和含有各种治疗的MS培养基:50毫米黄嘌呤(Sigma-X7375,Sigma-Aldrich,Sigma-Aldrich,St.Louis,MO,MO,MO),50mM NaCl,50mM NaCl,补充有50mm黄嘌呤,50mM NaCl与20mM尿酸(Sigma-U2625)组合。经过21天的生长后,评估了苹果植物的生长表型。gydF4y2Ba

MDNAT7签名主题与亚细胞定位分析gydF4y2Ba

表征和分析NAT蛋白的签名基质,全长蛋白序列gydF4y2BaAspergillus nidulans.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba枯草芽孢杆菌gydF4y2Ba,gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2Ba,gydF4y2BaAspergillus nidulans.gydF4y2Ba, 和gydF4y2Ba白色念珠菌gydF4y2Ba从NCBI蛋白质数据库下载(gydF4y2Bahttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/Guide/gydF4y2Ba).gydF4y2Ba

将MdNAT7的完整编码区(无终止密码子)克隆到含有绿色荧光蛋白(GFP)报告基因的pGWB405载体中[gydF4y2Ba42.gydF4y2Ba].35s :: MDNAT7-GFP的质粒引入gydF4y2Ba根癌土壤杆菌gydF4y2BaEHA105然后瞬时转化为烟草(gydF4y2Ba尼古利亚娜·宾夕法尼亚州gydF4y2Ba)杨等人描述的叶子。[gydF4y2Ba43.gydF4y2Ba].使用共聚焦显微镜(2.1A版本2.1A; Olympus,Berlin,Germany)观察GFP的表达2天后农药过滤后2天。ATCBL1N:MCHERRY构建体用作质量膜蛋白定位的标志物[gydF4y2Ba44.gydF4y2Ba].使用的引物和限制性位点列于表中gydF4y2BaS1gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

质粒构建和苹果遗传转化gydF4y2Ba

的整个编码区域gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba用特异性引物扩增(正向底漆:5'-GCgydF4y2BaTCTAGA.gydF4y2Baatgggagaaaatgct-3',Xbai网站带下划线;反向底漆:5'-CCgydF4y2Bacccggg.gydF4y2BaCTAATAATAGAAAAAAAAT-3',SMAI网站带下划线)并使用双酶消化连接到PCAMBIA121载体中,这是由玉米驱动的(gydF4y2Ba玉米gydF4y2Ba)泛素启动子和诺帕氨酸合成酶终止子。特异的200 bp编码区域的意义和反义序列gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba被克隆到RNAi向量(Hellsgate2)中,以产生针对表达的RNAi结构gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba.这些结构被转移到gydF4y2BaA. Tumefaciens.gydF4y2BaEHA105使用电穿孔[gydF4y2Ba45.gydF4y2Ba].gydF4y2Ba农杆菌gydF4y2Ba介导的转化用于创造转基因的“皇家佳拉”苹果植物[gydF4y2Ba46.gydF4y2Ba].再生芽,耐25毫升gydF4y2Ba- 1gydF4y2Ba每21天传代培养卡那霉素。在DNA,RNA和蛋白质水平下测定转基因系。使用的引物和限制性位点列于表中gydF4y2BaS1gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

DNA分离,RNA提取,QRT-PCR和Western BlottinggydF4y2Ba

使用CTAB方法提取苹果DNA [gydF4y2Ba47.gydF4y2Ba].采用CTAB法从阳性品系和WT植物中分离总RNA [gydF4y2Ba48.gydF4y2Ba]使用Revert Aid First Strand cDNA合成试剂盒(Thermo Scientific,Waltham,Ma,USA)逆转录。使用CFX96 TM实时系统C1000热循环仪进行定量实时逆转录酶PCR(QRT-PCR)程序(TLIRNASEH PLUS)(TLIRNASEH PLUS)(TLIRNASEH PLUS)(TLIRNASEH PLUS)(TARIRNASEH PLUS)(TARARNASEH PLUS)(TAIRARA,大连)和测定(Bio-rad Laboratories,Foster City,CA,USA)。基因伸长因子1αgydF4y2Bam .释放有gydF4y2Ba(gydF4y2BaEF-1gydF4y2Baα;DQ341381)用于标准CDNA样品中的不同基因[gydF4y2Ba49gydF4y2Ba].根据2计算每个基因的相对表达水平gydF4y2Ba-ΔΔctgydF4y2Ba方法 [gydF4y2Ba50gydF4y2Ba]。在所有实验中使用了三种生物样品。显示基因表达分析的引物序列如表所示gydF4y2BaS1gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

如前所述提取总蛋白质[gydF4y2Ba51gydF4y2Ba].使用蛋白质测定试剂盒(Bio-rad)来使用牛血清白蛋白确定蛋白质的浓度作为标准。使用氧污染蛋白氧化检测试剂盒(Chemicon International,Temecula,Ca,USA)检测可溶性蛋白质级分。在兔子(Genscript,南京,中国)中升高了针对肽(GdarneefyslPVRC)的MDNAT7特异性单克隆抗体。根据制造商的说明,使用透析TM Western ECL衬底(Bio-rad)检测与辣根过氧化物酶连接的二抗(CWBIO)孵育后的抗原抗体复合物。gydF4y2Ba

应力耐受性评价gydF4y2Ba

如Sun等人所描述的,测量叶片的电解质泄漏(EL)。[gydF4y2Ba52gydF4y2Ba].如Heath和Packer所述测量丙二醛(MDA)的浓度[gydF4y2Ba53gydF4y2Ba].从每次治疗的10株植物中收集叶子以分析各种生理指标。在80%丙酮中萃取叶绿素(CHL),如Arnon所述分光光度法测定叶绿素浓度[gydF4y2Ba54gydF4y2Ba].使用Li-Cor 6400(Li-Cor,Lincoln,Ne,USA)的便携式光合系统监测光合作用(PN)的净净速率。通过从所选植物的基部测量位置9至12的位置,通过测量叶片,在阳光明媚的日子之间记录在9和10的日子之间。每次治疗中的五种植物评估PN。具体的实验参数如Sun等人所描述的。[gydF4y2Ba52gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

苹果叶中黄嘌呤和尿酸浓度的测定gydF4y2Ba

如rukdee等人所述,从叶子中提取黄嘌呤和尿酸,用三个生物学重复。[gydF4y2Ba55gydF4y2Ba].简而言之,将大约0.5g冷冻组织研磨成具有液氮的砂浆中的细粉末,并在搅拌器中与5ml 10mM氢氧化铵混合20分钟。离心后收集上清液以在13,000g 10分钟后收集。通过高效液相色谱 - 串联质谱(HPLC-MS / MS)在AB SciexQtrap®5500LC/ MS / MS / MS系统上检测每个上清液中的黄嘌呤和尿酸[gydF4y2Ba55gydF4y2Ba].以黄嘌呤和尿酸为主标准。gydF4y2Ba

抗氧化酶和抗氧化代谢物的测定gydF4y2Ba

苹果叶(0.1g)在液氮中单独研磨,然后用10mM磷酸盐缓冲液(pH7.0)悬浮在1ml溶液中。离心后收集上清液(4℃,13,000g,20分钟)。如前所述测量猫,SOD,Pod,GR和APX和ASA和GSH内容的活动[gydF4y2Ba22.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba56gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

评估叶片中钠和钾的浓度gydF4y2Ba

盐度处理后12天后,收集转基因和未转化的野生型苹果植物的叶组织,并用蒸馏水洗涤三次,用于测量矿物浓度。然后将叶片组织固定在105℃下30分钟,在80℃下干燥48小时,研磨成粉末。在含有HNO的溶液中消化了钠和钾元素gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba-HCLOgydF4y2Ba4gydF4y2Ba.经过滤,用蒸馏水稀释后,NagydF4y2Ba+gydF4y2Ba和K.gydF4y2Ba+gydF4y2Ba使用火焰光度计(M410;舍伍德科学公司,剑桥,英国)。gydF4y2Ba

统计分析gydF4y2Ba

所有实验一式三份进行,通过使用SPSS 20.0(IBM,Inc.,Armonk,Ny,Ny,USA),通过单向分析(ANOVA)的单向分析来进行对照和应力处理中植物中的数据的统计分析。治疗之间的差异被认为是统计学意义的gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05。数据以三次重复的平均值±标准差(SD)表示。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

MdNAT7gydF4y2Ba对盐有反应,可能编码黄嘌呤和尿酸转运体gydF4y2Ba

MdNAT7gydF4y2Ba(MDP0000304285)编码14个核方酶抗坏血物转运液中的一种gydF4y2Ba马鲁斯gydF4y2Ba, GenBank登录号为KT454524。该基因位于8号染色体,ORF为1641 bp,编码546个氨基酸残基[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

所有核碱基抗坏血酸转运含有13-14跨膜片段,具有高度保守的特征基序([Q / E / P] -N-X-G-X-X-X-X-T- [R / K / G]),这是枢转的NAT特性(图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba一种)。玉米叶允许1(LPE 1)被分配为黄嘌呤和尿酸高亲和力转运蛋白[gydF4y2Ba36.gydF4y2Ba].MdNAT7具有保守的特征motif (362-E-N-V-G-L-L-G-L-T-R-371),与Lpe1具有高度的相似性(图1)。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba一种)。亚细胞定位研究表明,MDNAT7-GFP融合蛋白局部局部化为血浆膜(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Bab)。表达gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba基因在盐胁迫处理后显着上调,治疗后12天诱导约14倍(图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba一种)。另外,在盐处理时也上调潜在的基材黄嘌呤(X)和尿酸(UA)(图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba公元前)。gydF4y2Ba

图。1gydF4y2Ba
图1gydF4y2Ba

MDNAT7的分析与定位。gydF4y2Ba一个。gydF4y2BaNAT蛋白质跨膜结构的模型及NAT签名基序。PYR P,gydF4y2Ba枯草芽孢杆菌gydF4y2BaPYR P(P31466),URA A,gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2Ba同源物Ura A (P0AGM7);lpe1,玉米叶片渗透酶1 (np_0011504001);MdNAT7,gydF4y2Bam .释放有gydF4y2BaNAT7(MDP0000304285);UAP A,gydF4y2BaAspergillus nidulans.gydF4y2BaUAP A(Q07307);UAP C,gydF4y2Ba答:nidulansgydF4y2BaUAP C(P48777);Xut1,gydF4y2Ba白色念珠菌gydF4y2BaXut1(AAX22221.1);ygf o,gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2Ba同系物YgfO (P67444);Yic E,gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2Ba同源物yice(p0agm9);pbu x,gydF4y2BaB.枯草芽孢杆菌gydF4y2BaPBU X(P42086);PUC J,gydF4y2BaB.枯草芽孢杆菌gydF4y2BaPBU J(o32139);缺点,共有型是指核碱基抗坏血酸转运蛋白基序。gydF4y2Ba湾gydF4y2BaMdNAT7本地化。在烟草叶片中瞬时表达MdNAT7-GFP融合蛋白,并用共聚焦显微镜观察。MdNAT7-GFP荧光。质膜蛋白定位标记AtCBL1n-mCherry。合并后的图像。与明亮的田野融合。比例尺= 50 μmgydF4y2Ba

图2gydF4y2Ba
figure2gydF4y2Ba

盐胁迫下苹果叶中黄嘌呤和尿酸的分析。gydF4y2Ba一个。gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba在盐胁迫下的表达gydF4y2Ba马吕斯有明显gydF4y2Ba简历。“罗亚联欢晚会”植物。gydF4y2Ba公元前。gydF4y2Ba在盐胁迫下,黄嘌呤和尿酸的浓度对罗亚加拉植物0、3、6、9和12天的响应。数据是三个重复的平均值和SDs。不同的字母表示不同处理之间的显著差异,根据Tukey的多范围试验(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05)gydF4y2Ba

外源黄嘌呤和尿酸能促进植物生长,减轻苹果盐害gydF4y2Ba

在正常条件下,X和UA的添加促进了植株的生长,并略微提高了根系伸长(图2)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba).添加到MS固体培养基中的外源尿酸可以清除叶绿体产生的H.gydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba[gydF4y2Ba23.gydF4y2Ba].为了测试X和UA是否在耐盐调节中发挥作用,我们将这些化合物单独添加到组织培养基中,以测试它们的功能。在盐条件下,植物的生长和根伸长受到抑制,而X和UA的添加缓解了这种抑制(图2)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Baa).盐处理(ST)下,根数、根长和植株鲜重显著降低。而施用50 mM X时,根数、根长和鲜重分别比盐胁迫下增加了1.10-、1.09-和1.15倍。同样,当添加20 mM UA时,根数、根长和鲜重也分别比盐胁迫条件下增加了1.35倍、1.15倍和1.25倍(图4)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba是)。gydF4y2Ba

图3.gydF4y2Ba
图3gydF4y2Ba

苹果叶下苹果叶菌和盐胁迫下的紫红素分析。gydF4y2Ba一个。gydF4y2Ba组织培养的“罗伊亚加拉”植物的表型,响应于21天培养后的各种治疗。gydF4y2BabgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaegydF4y2Ba.组织培养' Roya Gala '植物对不同处理的响应的统计分析。在21 d时测定罗亚加拉植株的根数、根长、茎长和鲜重。数据是三个重复的平均值和SDs。不同字母表示处理间有显著差异(P<0.05)。CK, MS培养基;X、MS培养基,含50 mM黄嘌呤;UA、MS培养基,含50 mM尿酸。ST、MS + 50 mM NaCl;ST+X、MS + 50 mM NaCl和50 mM黄嘌呤; ST+UA, MS with 50 mM NaCl and 20 mM uric acid

外源X和UA激活了活性氧清除系统,即在‘GL3’苹果植株中,HgydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba植物接受圣+ X和圣+ UA是ST-treated明显低于植物,和抗氧化酶SOD的活动,豆荚,猫被更高的植物治疗圣+ X和圣+比植物治疗UA圣(图。gydF4y2BaS1gydF4y2Ba广告)。另外,表达了gydF4y2Bamdsos1.gydF4y2Ba,gydF4y2BaMDSOS2.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdsos3.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdnhx1.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdnhx2.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdnhx4.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdnhx6.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdakt1.gydF4y2Ba,gydF4y2BaMdAKT2/3, MdKAT1gydF4y2Ba, 和gydF4y2BaMdKEA2gydF4y2BaST + X和ST + UA处理的植株也比ST处理的植株高(图2)。gydF4y2BaS1gydF4y2Ba开头的)。gydF4y2Ba

过度的gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba增强苹果中黄嘌呤和尿酸的耐盐性和浓度gydF4y2Ba

进一步确定的功能gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba,过表达(OE)和RNAi(RI)转基因gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba苹果树也长出来了。两代表大江线用高gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba选择表达水平(16倍和24倍)和低表达水平(0.5倍和0.2倍)的2个Ri系进行进一步研究(图2)。gydF4y2Ba4gydF4y2BaA和gydF4y2BaS2gydF4y2Ba).在盐胁迫12天后,大江株系的叶片萎蔫和坏死程度较低,大部分叶片仍保持活力。gydF4y2Ba4gydF4y2Bab)。在用200mM NaCl处理后,所有基因型在所有基因型中受到显着影响PN值,尽管不同程度。例如,OE线的速率高于WT中的速率大约1.2倍,而来自RI植物的PN值仅为WT测量的70%(图。gydF4y2Ba4gydF4y2Bac)。Oe-7-1、Oe-7-2、Ri-7-1和Ri-7-2中Chl的总浓度分别是WT植物的1.11-、1.22-、0.83-和0.68倍(图7)。gydF4y2Ba4gydF4y2Bad)。在OE植物中,MDA的浓度较低,但响应于盐处理的RI系较高(图。gydF4y2Ba4gydF4y2Bae)。另外,与WT的植物显着降低了EL值,而RI植物具有比WT更高的EL值(图。gydF4y2Ba4gydF4y2BaF)。所有这些数据都表明过表达gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba造成的生理损害较少,而RNAigydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba与WT植物相比,导致了更大的生理损伤。gydF4y2Ba

图4.gydF4y2Ba
装具gydF4y2Ba

过度表达和RNAI干扰的影响gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba论苹果的耐盐性。gydF4y2Ba一个。gydF4y2Ba免疫印迹法测定gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba在WT,OE和RI植物中的表达。gydF4y2Ba湾gydF4y2Ba盐胁迫12 d后苹果植株表型的变化。gydF4y2BaC。gydF4y2Ba净光合作用速率。gydF4y2Ba天。gydF4y2Ba总叶绿素。gydF4y2Bae。gydF4y2BaMDA的浓度。gydF4y2BaF。gydF4y2Ba相对电解质泄漏。gydF4y2BaggydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BahgydF4y2Ba.苹果叶片X和UA浓度的变化在盐度胁迫下的变化。用200mM NaCl灌溉三个月的转基因和WT植物幼苗12天,叶片用于生理分析。根据Tukey的多个范围测试,不同的字母表明治疗之间的显着差异(P <0.05)gydF4y2Ba

与正常情况下,盐胁迫诱导苹果中的X和UA的积累。在正常条件下,基因型之间叶片中的X和UA的浓度没有明显不同(图。gydF4y2Ba4gydF4y2BaG-H)。与WT植物相比,X水平分别在OE-7-1和OE-7-2线中增加1.73-10倍。相比之下,与WT中的那些相比,这些水平分别在盐胁迫条件下分别在RI-7-1和RI-7-2系中减少0.31-和0.26倍。gydF4y2Ba

过度的gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba导致H的积累降低gydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba盐度胁迫下gydF4y2Ba

虽然所有基因型测试累积ROS响应于盐胁迫,但与WT相比,OE植物显着较低gydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba治疗12天后,虽然RI植物具有更多更多H.gydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba一种)。主要清除酶,POD,CAT,SOD,GR和APX在响应H升高的H升高的积累时表现出明显的增加gydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba.例如,Oe-7-1、Oe-7-2、Ri-7-1和Ri-7-2的CAT活性分别增加了1.84-、2.00-、1.42和1.31倍,而WT植物的CAT活性增加了1.53倍(图2)。gydF4y2Ba5gydF4y2Bab). POD、SOD、APX和GR的活性也有类似的变化(图2)。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba氟)。这些发现表明,过度表达gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba增强的抗氧化活性,而RNAI在压力植物中减少了这些活动。在应激治疗12天后,与WT的液体线和R 1线较低的ASA和GSH水平,尽管在对照条件下WT和转基因植物之间没有发现差异(图。gydF4y2Ba5gydF4y2BaG-H)。我们监测该循环中主要基因的转录水平的变化。在盐胁迫条件下,表达gydF4y2Bamdcapx.gydF4y2Ba,gydF4y2BaMdDHAR1gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdcgr.gydF4y2Ba, 和gydF4y2Ba迈克尔gydF4y2Ba逐渐增加,特别是在Oe线(图。gydF4y2BaS3gydF4y2Ba).例如,表达水平gydF4y2Bamdcapx.gydF4y2Ba在OE-7-1和OE-7-2分别比WT分别为1.12-和1.22倍。相反,R 1-7-1和R 1-7-2中的转录物水平低于0.52-和0.46倍,低于WT检测的0.46倍。gydF4y2Ba

图5.gydF4y2Ba
figure5gydF4y2Ba

H水平的变化gydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba盐胁迫下苹果叶片活性氧清除酶的积累与活性gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BahgydF4y2Ba.HgydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba含量,豆荚活性,猫活性,SOD活动,APX活动,GR活动,ASA内容,GSH内容。用200mM NaCl灌溉三个月的转基因和WT植物幼苗12天,叶片用于生理分析。根据Tukey的多个范围测试,不同的字母表明治疗之间的显着差异(P <0.05)gydF4y2Ba

MdNAT7gydF4y2Ba-overexpression系累积较少NAgydF4y2Ba+gydF4y2Ba和更多的K.gydF4y2Ba+gydF4y2Ba比野生型植株在盐胁迫下的存活率高gydF4y2Ba

在正常情况下,Na的浓度gydF4y2Ba+gydF4y2Ba在叶子中,不同的基因型中没有明显差异。然而,暴露于盐胁迫导致NA水平gydF4y2Ba+gydF4y2Ba在R 1-7-1和R 1-7-1和RI-7-2的线条OE-7-1和OE-7-2和1.09和1.11倍的0.86倍和0.81倍。无花果。gydF4y2Ba6gydF4y2Baa)大江豚植株保持较高的K浓度gydF4y2Ba+gydF4y2Ba而Ri系则相反(图2)。gydF4y2Ba6gydF4y2Bab)。此外,NA的值gydF4y2Ba+gydF4y2Ba/ K.gydF4y2Ba+gydF4y2Ba在胁迫条件下,Oe株系的叶片比野生型叶片低,而Ri株系的叶片比野生型叶片高(图2)。gydF4y2Ba6gydF4y2BaC)。gydF4y2Ba

图6gydF4y2Ba
figure6gydF4y2Ba

Na浓度的变化gydF4y2Ba+gydF4y2Ba和K.gydF4y2Ba+gydF4y2Ba在盐度应力下苹果叶中的盐度相关基因表达。gydF4y2Ba一个。gydF4y2Bana的浓度gydF4y2Ba+gydF4y2Ba.gydF4y2Ba湾gydF4y2BaK的浓度gydF4y2Ba+gydF4y2Ba.gydF4y2BaC。gydF4y2BaNa的比例gydF4y2Ba+gydF4y2BakgydF4y2Ba+gydF4y2Ba.gydF4y2BadgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BangydF4y2Ba.的相对表达gydF4y2Bamdsos1.gydF4y2Ba,gydF4y2BaMDSOS2.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdsos3.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdnhx1.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdnhx2.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdnhx4.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdnhx6.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdakt1.gydF4y2Ba,gydF4y2BaMdAKT2/3gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdkat1.gydF4y2Ba, 和gydF4y2BaMdKEA2gydF4y2Ba在苹果叶。用200mM NaCl灌溉三个月的转基因和WT植物幼苗12天,叶片用于生理分析。不同的字母表明治疗之间的显着差异,包括和Tukey的多个范围测试(P <0.05)gydF4y2Ba

的表达gydF4y2Bamdsos1.gydF4y2Ba,gydF4y2BaMDSOS2,MDSOS3,MDNHX1gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdnhx2.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdnhx4.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdnhx6.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdakt1.gydF4y2Ba,gydF4y2BaMdAKT2/3gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdkat1.gydF4y2Ba, 和gydF4y2BaMdKEA2gydF4y2Ba在叶子中响应盐度应力显着增加。此外,测试的大多数基因在OE-7-1和OE-7-2的较高水平中表达,并且在R 1-7-1和R 1 -7-2的较低水平下比在WT植物中(图。gydF4y2Ba6gydF4y2BaD-N)。gydF4y2Ba

讨论gydF4y2Ba

数据库中存在的核碱基转运蛋白及其未知功能的类似序列构成了三个基本家族。这些是核碱基阳离子对称系列1(NCS1),也称为嘌呤相关的转运蛋白家族(PRT),核酸酶 - 抗坏血物质转运蛋白家族(NAT或NCS2),含AZGA的家族和所谓的平衡核苷转运蛋白家族(耳环)[gydF4y2Ba57gydF4y2Ba].核碱酶 - 抗坏血酸转运蛋白家族是三种已知的蛋白质系列中的一种,并且NAT的主要基材是核碱基。NAT是在原核生物,真菌,哺乳动物和植物中进化广泛的运输蛋白家族的一部分[gydF4y2Ba58gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

我们以前克隆gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba从gydF4y2Bam .释放有gydF4y2Ba并发现年轻和成熟的苹果水果中表达有点高,而成熟时期继续增加。转录水平gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba对过量NaCl的响应上调,并在处理9天后达到峰值[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba].为了获得有关该基因赋予耐盐性的机制的新信息,我们使用转基因苹果植物来检查过表达或沉默这种基因的效果。我们的整体数据清楚地表明,OE线表表现出改善对盐胁迫的耐受性,而RI植物表现出降低的耐受性。gydF4y2Ba

The NAT signature motif characteristic [Q/E/P]-N-X-G-X-X-X-X-T-[R/K/G] is a common feature of all NAT proteins, NAT proteins that tansport nucleobase or ascorbic acid could perhaps be predicted based on amino acid variations in or near the NAT signature motif. In particular, the first amino acid in the motif of known nucleobase transporters is always a Q/E, while it is a P in ascorbate transporters [59gydF4y2Ba].在我们之前的研究中,第一个氨基酸E是MdNATs的特征基序[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba],表明MDNATS可能是核酸酶转运蛋白。gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2Ba表达ATNAT3和ATNAT12蛋白的URAA敲除突变体被揭示为鸟嘌呤,腺嘌呤和尿嘧啶的运输具有高亲和力[gydF4y2Ba60gydF4y2Ba].亨特[gydF4y2Ba38.gydF4y2Ba]报道所有atnat都能转运黄嘌呤。由于MdNAT7与AtNAT3的相似性最高,我们推测MdNAT7也可能转运黄嘌呤。MdNAT7的一个高度保守的特征motif为(362-E-N-V-G-L-L-G-L-T-R-371),与Lpe1具有高度的相似性(图1)。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba一种)。因此,我们假设MDNAT7也可以运输黄嘌呤和尿酸。融合蛋白,例如AtNAT3-GFP和ATNAT12-GFP,位于类似于质膜的结构中[gydF4y2Ba37.gydF4y2Ba].类似地,MDNAT7也是基于我们数据的血浆膜蛋白(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Bab)。类似于我们以前的研究[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba],gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba在盐应激处理下基因表达显着上调(图。gydF4y2Ba2gydF4y2Baa).潜在底物黄嘌呤(X)和尿酸(UA)也在盐胁迫下上调(图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba公元前)。gydF4y2Ba

在植物中,嘌呤分解代谢到黄嘌呤由黄嘌呤脱氢酶(XDH)介导,该脱氢酶(XDH)催化到尿酸中,这是ROS的清除剂。在叶片中叶片细胞中,Xdh1催化黄嘌呤在局部和全身组织中对尿酸进行澄清H.gydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba来自叶绿体,从而保护植物免受氧化损伤[gydF4y2Ba23.gydF4y2Ba].随着底物的增加的黄嘌呤水平的积累导致XDH活性更高,更尿酸产生[gydF4y2Ba23.gydF4y2Ba].尿酸长期以来一直被认为是体外和体内含有高效的ROS清除剂[gydF4y2Ba24.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba25.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba26.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba27.gydF4y2Ba].在gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba,XDH突变体,如gydF4y2BaAtxdh1gydF4y2Ba,外源性尿酸或其分解代谢产品,可以减少自然或黑暗诱导的早期衰老[gydF4y2Ba19.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba42.gydF4y2Ba].当gydF4y2BaXDH.gydF4y2Ba-抑制系遭受干旱胁迫,植株生长显著降低,细胞死亡显著增加,HgydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba积累(gydF4y2Ba31.gydF4y2Ba].在树叶中gydF4y2BaArabidopsis XDH1-2gydF4y2Ba外源尿酸在MS固体培养基上的添加完全抑制了H的积累gydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba在叶绿体gydF4y2Ba23.gydF4y2Ba].尿酸可以有效地降低病变形成gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba用无非生成的过氧化物产生系统或用过氧基酯溶液处理的叶子[gydF4y2Ba28.gydF4y2Ba].在这项研究中,我们还发现外源性黄嘌呤和尿酸不仅促进了植物生长,并且在正常条件下略微改善了根的伸长率,而且显然提高了苹果盐度应激的抗性(图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba).外源X和UA激活活性氧清除系统,上调几种离子转运蛋白,影响基因表达(图1)。gydF4y2BaS1gydF4y2Ba).黄嘌呤和尿酸有潜在的用途在盐胁迫下减轻。gydF4y2Ba

在这项研究中,过度表达线gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba与野生型相比,黄嘌呤和尿酸的浓度增加了,而Ri系则降低了(图2)。gydF4y2Ba4gydF4y2BaG-H)。Arabidopsis Atnat1和Atnat12已被证明转运鸟嘌呤,腺嘌呤和尿嘧啶[gydF4y2Ba37.gydF4y2Ba]、8种拟南芥nat1 - atnat8均转运黄嘌呤。因此,我们有理由认为MdNAT7在苹果中具有黄嘌呤和尿酸转运体的功能。黄嘌呤和尿酸浓度的升高可能是大江苹果植株耐盐性提高的原因之一。与野生型植物相比,Oe株系遭受的胁迫相关损害较小,MDA、ROS和EL值较低,叶绿素浓度和光合速率较高(图2)。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba氟)。此外,HgydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba-Scavenging酶,例如Cat,Pod,SOD,APX和GR,在OE线中增加,而RI线的相对是正确的(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba).gydF4y2Ba

脂质过氧化产物丙二醛的水平被认为是氧化损伤的指标。因此,细胞膜的稳定性被广泛用于区分盐敏感和耐盐植物[gydF4y2Ba61gydF4y2Ba].这里,MDA的浓度和EL的水平在WT中突出较高,而不是在OE线中,但低于盐度应力下的RI系中的浓度。这表明通过过表达可以缓解细胞损伤gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba当它的表达沉默时加剧了。非生物应激导致ROS的产生增加,导致细胞组分的氧化损伤[gydF4y2Ba62gydF4y2Ba].大江苹果植株积累HgydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba比盐胁迫12天后的WT植物,而R 1系的氧化损伤比WT更严重。gydF4y2Ba

植物使用酶和非酶抗氧化剂免受ROS损伤的细胞和亚细胞系统[gydF4y2Ba63gydF4y2Ba].我们在此表明​​,豆荚和猫的活动在OE线中显然比盐水条件下的WT在WT中明显较高。APX,作为H的最重要的清道夫gydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba在绿色组织中,在ASA-GSH循环中的功能,位于不同的细胞室中[gydF4y2Ba64gydF4y2Ba].过度的gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba上调APX和GR的活动和表达gydF4y2Bamdcapx.gydF4y2Ba,gydF4y2BaMdMDHARgydF4y2Ba,gydF4y2BaMdDHAR1gydF4y2Ba, 和gydF4y2Bamdcgr.gydF4y2Ba在ASA-GSH循环系统中(图。gydF4y2BaS3gydF4y2Ba).这可以解释为什么OE线含有更多的ASA和GSH而不是WT,而RI系在受到盐应激时的量最少。在正常情况下,这些基因的表达在转基因和WT植物之间没有差异,类似于ASA和GSH的含量和抗氧化剂酶的活性。这种趋势在其氧化和减少形式之间的ASA和GSH和互联的趋势也与转录模式的变化一致。在盐水条件下,OE植物突出地改善了ASA和总GSH的总水平。在盐胁迫12天后,OE线的ASA水平高于WT,可能是因为OE线具有更具活性的抗氧化系统(图。gydF4y2Ba5gydF4y2BaG-H)。盐分应力会影响盐倒在尖端中的光合过程[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,叶绿素和类胡萝卜素的浓度降低,即使在盐生植物中[gydF4y2Ba65gydF4y2Ba,gydF4y2Ba66gydF4y2Ba,gydF4y2Ba67gydF4y2Ba].由于活性氧的产生,光合作用的速率也会下降,并且由于叶绿体氧化还原系统的不平衡,光系统II的修复被阻止[gydF4y2Ba68gydF4y2Ba].工程植物通过提高GSH和AsA抗氧化剂的水平,增加活性氧清除酶APX和CAT的产生,可以缓解光合作用对细胞内ROS的负面影响[gydF4y2Ba68gydF4y2Ba].大江豚体内Pn的增强可能是由于其较强的抗氧化系统所致。gydF4y2Ba

MdNAT7不仅调控参与ROS清除的基因,还调控参与离子转运的基因。植物对盐的反应是由许多不同的基因调控的,这些基因有助于赋予植物耐受性[gydF4y2Ba69gydF4y2Ba].我们检测到编码这些转运蛋白的基因的转录物水平 - MDSOS1,MDSO 2,MDSO 3,MDNHX1,MDNHX2,MDNHX4,MDNHX6,MDAKT1,MDAKT2 / 3,MDKAT1和MDKEA2 - 并且发现它们在所有基因型中诱导了卓越的水平盐条件。与WT植物相比,过表达gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba还显示出与耐盐性有关的基因的更高的转录水平,而Ri线注意到相反的基因(图。gydF4y2Ba6gydF4y2BaD-N)。纳米浓度指出了相同的模式gydF4y2Ba+gydF4y2Ba和K.gydF4y2Ba+gydF4y2Ba,前者的水平在OE植物中的较低水平和后者的量在盐条件下在较高水平下发现(图。gydF4y2Ba6gydF4y2Baa - c)。因此,过度的gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba减少钠gydF4y2Ba+gydF4y2Ba/ K.gydF4y2Ba+gydF4y2Ba叶子中的值,而干扰gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba增强它们。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

综上所述,苹果MdNAT7转运黄嘌呤和尿酸,通过增强HgydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba盐胁迫下的酶酶和黄嘌呤和尿酸的浓度。另外,MDNAT7还可以通过使用某些未知机制激活编码离子转运蛋白的基因的表达来维持离子稳态。我们的结果提供了过度表达的证据gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba具有耐盐性,使该基因成为未来苹果砧木作物耐盐育种的一个有前途的候选基因,尽管对基因工程的普遍态度是谨慎的。同时,黄嘌呤和尿酸在作物生产中具有抗盐胁迫的潜力。gydF4y2Ba

数据和材料的可用性gydF4y2Ba

本研究中产生或分析的所有数据均包含在本文及其补充信息文件中。在当前的研究中使用和/或分析的数据集可从通信作者在合理的要求。gydF4y2Ba

缩写gydF4y2Ba

XDH:gydF4y2Ba

黄嘌呤脱氢酶gydF4y2Ba

奈特:gydF4y2Ba

核酸酶 - 抗坏血酸转运蛋白gydF4y2Ba

nc:gydF4y2Ba

核酸酶阳离子交响者gydF4y2Ba

SOS:gydF4y2Ba

盐过度敏感gydF4y2Ba

NHX:gydF4y2Ba

NA.gydF4y2Ba+gydF4y2Ba/HgydF4y2Ba+gydF4y2Ba反转运输车gydF4y2Ba

一种蛋白激酶:gydF4y2Ba

拟南芥KgydF4y2Ba+gydF4y2Ba运输车gydF4y2Ba

凯特:gydF4y2Ba

KgydF4y2Ba+gydF4y2Ba运输车gydF4y2Ba

kea:gydF4y2Ba

叶绿体K.gydF4y2Ba+gydF4y2Ba/HgydF4y2Ba+gydF4y2Baaltiporter.gydF4y2Ba

ROS:gydF4y2Ba

反应性氧气gydF4y2Ba

HgydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba:gydF4y2Ba

过氧化氢gydF4y2Ba

OgydF4y2Ba2gydF4y2Ba:gydF4y2Ba

过氧化物gydF4y2Ba

圆荚体:gydF4y2Ba

过氧化物酶gydF4y2Ba

猫:gydF4y2Ba

催化剂gydF4y2Ba

SOD:gydF4y2Ba

超氧化物歧化酶gydF4y2Ba

gr:gydF4y2Ba

谷胱甘肽还原酶gydF4y2Ba

APX型:gydF4y2Ba

抗坏血酸过氧化物酶gydF4y2Ba

AsA:gydF4y2Ba

抗坏血酸gydF4y2Ba

谷胱甘肽:gydF4y2Ba

谷胱甘肽gydF4y2Ba

el:gydF4y2Ba

电解质泄漏gydF4y2Ba

MDA:gydF4y2Ba

丙二醛gydF4y2Ba

chl:gydF4y2Ba

叶绿素gydF4y2Ba

PN:gydF4y2Ba

光合作用的净率gydF4y2Ba

LPE 1:gydF4y2Ba

玉米叶烫发1gydF4y2Ba

WT:gydF4y2Ba

野生型gydF4y2Ba

方差分析:gydF4y2Ba

方差分析gydF4y2Ba

SD:gydF4y2Ba

标准偏差gydF4y2Ba

HPLC-MS / MS:gydF4y2Ba

高效液相色谱-串联质谱gydF4y2Ba

QRT-PCR:gydF4y2Ba

定量实时逆转录酶PCRgydF4y2Ba

IAA:gydF4y2Ba

吲哚乙酸gydF4y2Ba

IBA:gydF4y2Ba

Indole-3-butyric酸gydF4y2Ba

6-BA:gydF4y2Ba

6-苄基氨基嘌呤。gydF4y2Ba

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下载参考gydF4y2Ba

致谢gydF4y2Ba

作者感谢沈阳农业大学张志宏博士提供的“GL3”组培苹果植株,感谢施雪艳女士和马正伟先生对苹果树的管理。gydF4y2Ba

资金gydF4y2Ba

中国国家自然科学基金(31171916),中国农业研究体系(CARS-27)的专用基金,中国自然科学基金(31171916)支持这项工作得到了支持的支持陕西省自然科学基础研究计划(2018JQ3008)和干旱地区作物应力生物学国家重点实验室的开放项目计划(CSBAA2019014)。该资助者参与了该研究的设计;数据收集和分析;和写作稿件。gydF4y2Ba

作者信息gydF4y2Ba

隶属关系gydF4y2Ba

作者gydF4y2Ba

贡献gydF4y2Ba

FM,CL和ML构思和设计了该实验。TS,TP,LY,ZZ和YL进行了实验。TS和CL分析了数据。TS,ML和FM写了这篇论文。ML,FM监督该研究。CL,FM修订了稿件。所有作者都读过并批准了稿件。gydF4y2Ba

相应的作者gydF4y2Ba

对应到gydF4y2Ba风旺马gydF4y2Ba要么gydF4y2Ba长海刘gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

伦理宣言gydF4y2Ba

伦理批准和同意参与gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

同意出版物gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

利益争夺gydF4y2Ba

作者没有利益冲突需要声明。gydF4y2Ba

附加信息gydF4y2Ba

出版商的注意事项gydF4y2Ba

施普林格《自然》杂志对已出版的地图和机构附属机构的管辖权要求保持中立。gydF4y2Ba

补充信息gydF4y2Ba

附加文件1:表S1gydF4y2Ba

.本研究中使用的引物。gydF4y2Ba

附加文件2:图S1gydF4y2Ba

.分析H.gydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba水平,ROS-清除酶活性,以及​​“Roya Gala”植物中盐相关基因的表达。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaDgydF4y2Ba.HgydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba苹果树叶中的含量,猫活动,豆荚活性,SOD活性。gydF4y2BaEgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaOgydF4y2Ba.盐相关转运基因的转录水平gydF4y2Bamdsos1.gydF4y2Ba,gydF4y2BaMDSOS2.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdsos3.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdnhx1.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdnhx2.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdnhx4.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdnhx6.gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdakt1.gydF4y2Ba,gydF4y2BaMdAKT2/3gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdkat1.gydF4y2Ba, 和gydF4y2BaMdKEA2gydF4y2Ba在组织培养的“罗伊亚加拉”植物后21天的不同应激处理后留下。数据是三个重复的平均值和SDs。不同的字母表示根据Tukey的多个范围测试的治疗之间的显着差异(P <0.05)。ST、MS + 50 mM NaCl;ST+X、MS + 50 mM NaCl和50 mM黄嘌呤;ST + UA,MS为50 mm NaCl和20mm尿酸。gydF4y2Ba

附加文件3:图S2gydF4y2Ba

.对转基因苹果植株进行PCR、qRT-PCR和western blot分析。gydF4y2Ba一个。gydF4y2Ba对Ri和Oe转基因苹果植株的PCR检测结果。M,分子标记DL2000;V1,含Hellsgate2-MdNAT7质粒的阳性载体;Ri-7-1 Ri-7-2,gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba国际扶轮转基因线;WT,野生型;V2,含有pCambia121-MdNAT7质粒的阳性载体;Oe-7-1 Oe-7-2,gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Baoe转基因线。gydF4y2BaB。gydF4y2BaMdNAT7gydF4y2Ba利用qRT-PCR在大洋芋和大洋芋植株中的表达。gydF4y2BaC。gydF4y2BaWestern blot分析WT和Oe转基因苹果植株中MdNAT7蛋白的表达。gydF4y2BaD。gydF4y2Ba转基因苹果植株β-肌动蛋白的Western blot分析。gydF4y2BaE。gydF4y2BaWT和RI转基因苹果植物中MDNAT7蛋白的Western印迹分析。gydF4y2BaF。gydF4y2BaWT和R 1转基因苹果植物中β-肌动蛋白蛋白的Western印迹分析。在正常生长条件下收集来自WT和转基因苹果植物的苹果叶样品。数据是三个重复的平均值和SDs。星号表示根据Tukey的多个范围测试的WT和转基因系之间的显着差异(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05)。gydF4y2Ba

附加文件4:图S3。gydF4y2Ba

在盐应力期间ASA-GSH循环中涉及ASA-GSH循环的基因水平的变化:gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaD。gydF4y2Bamdcapx.gydF4y2Ba,gydF4y2BaMdDHAR1gydF4y2Ba,gydF4y2Bamdcgr.gydF4y2Ba, 和gydF4y2BaMdMDHARgydF4y2Ba在植物叶子中。测量以0,6和12天进行治疗。数据是三个重复的平均值和SDs。不同的字母表示根据Tukey的多个范围测试的治疗之间的显着差异(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05)。gydF4y2Ba

权利和权限gydF4y2Ba

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Sun,T.,Pei,T.,Yang,L.gydF4y2Ba等等。gydF4y2Ba黄嘌呤和尿酸的外源性应用,尿酸核苷酸和核碱基 - 抗坏血酸转运液MDNAT7表达调节苹果中的盐度耐受性。gydF4y2BaBMC植物杂志gydF4y2Ba21,gydF4y2Ba52(2021)。https://doi.org/10.1186/s12870-021-02831-Y.gydF4y2Ba

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  • 苹果gydF4y2Ba
  • 抗氧化系统gydF4y2Ba
  • 核酸酶 - 抗坏血酸转运蛋白gydF4y2Ba
  • 盐度应力gydF4y2Ba
  • 尿酸gydF4y2Ba
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