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A small peptide modulates stomatal control via abscisic acid in long-distance signalling Nature解析小肽通过ABA信号通路调控气孔运动机制 期刊：Nature, IF=41.577 发表时间：2018年4月 研究材料： WT、cle46-1 (SALK_207109C)、 bam1-5 (SALK_152555)、 bam2-5(GK-791G02) 、 bam3-3 (SALK_118860) 野生型及突变体拟南芥 技术平台：LC-MS/MS、qPCR 植物激素脱落酸在调节植物的气孔运动以防止水分丢失方面具有重要作用。然而，目前为止还没有鉴定到能够诱导叶片中脱落酸积累的来自根迁移上来的信号分子。本文作者在拟南芥中鉴定到了一个CLE25多肽，其能够将水分缺失的信号通过维管组织转移到地上部分， 影响叶片中脱落酸的生物合成和调控植物的气孔运动，且整个调控过程与BAM受体相关。 1.用乙腈、ABA、CLE25处理拟南芥叶片，对气孔开度进行测定； 2.对拟南芥进行干旱胁迫，测CLE25的表达情况及表达部位； 3.对敲除CLE25突变体拟南芥进行干旱胁迫，测相关基因表达、ABA积累、及水分损失情况，初步探究CLE25响应干旱胁迫的反应； 4.用 CLE25处理拟南芥，并结合嫁接实验，测相关基因表达、ABA积累、及水分损失情况，探究CLE25调控NCED3表达的机制。 选取3组拟南芥叶片为材料，分别用0.01%乙腈（作为对照组）、ABA、CLE25处理，测定处理后0h、1 h、2 h、3 h叶片的气孔开度。结果发现，随着时间推移，对照组气孔开度没有发生明显的变化，而用ABA、CLE25处理组的气孔开度显著减小。进一步探究CLE25的剂量效应，用不同浓度的CLE25处理拟南芥叶片，发现CLE25在纳摩尔浓度下具有诱导气孔关闭的作用。同时，同位素标记发现，CLE25在根中合成，后转运到叶子中发挥其生物学功能。  图1 CLE25对叶片气孔的闭合的影响 对拟南芥进行干旱胁迫处理，发现随着时间的推移，根中CLE25的表达基本没有发生变化，而叶中CLE25的表达量逐渐升高。通过GUS组织化学染色法及原位杂交实验，发现CLE25启动子的活性主要发生在侧根中根尖，叶的维管束和初生根的原形成层中。  图2 CLE25在根和叶维管组织中的表达情况 对敲除CLE25基因的突变体拟南芥，进行干旱胁迫处理。接着对相关基因NCED3、LEA、RD29B的表达量进行qRT-PCR检测，发现胁迫2h与野生型植株相比，突变体植株相关基因并没有发生明显变化，而胁迫5h后野型植株NCED3、LEA、RD29B的表达量明显升高。对ABA含量含量进行测定 ，发现在干旱胁迫3h时，野生型植株叶片中的ABA含量远高于突变体植株，而在根中几乎无差别。对水分损失情况进行测定，发现与野生型植株相比，突变体植株丢失了更多的水分。对植株进行不同程度的干旱胁迫，发现野生型存活率远高于突变体植株。  图3 突变体干旱胁迫下基因表达、ABA积累、及水分损失情况 为了进一步探究CLE25介导NCED3表达的机制，对WT、cle25 #10用CLE25处理，并结合嫁接实验，发现CLE25可以促进叶中NCED3的表达。分别将WT的芽嫁接到nced3-2 、aba2-1突变体中，发现CLE25仍能诱导叶中NCED3的表达，表明该调节过程不是通过根部合成的ABA来调控的。而将cle25 #10和WT交互嫁接，发现在干旱胁迫下，除了cle25 #10植株NCED3的表达受到抑制，其他嫁接苗都升高，表明该调控与其长距离信号传导相关。为了进一步探究CLE25调控NCED3表达的机制，对相关受体突变体NCED3表达及ABA含量进行测定，bam1-5 5 bam3-3和WT交互嫁接，发现BAM1和BAM3同时突变会导致植株抗旱能力减弱。  图4 CLE25通过与BAM1、BAM3受体蛋白结合调控NCED3的表达 根中的CLE25多肽从根中转移到叶片中，进而通过调节脱落酸的积累诱导气孔的关闭，从而增强植株对脱水胁迫的抗性。而这个过程与BAM受体相关，CLE25-BAM模块作为长距离信号转导的信号分子在植物应对脱水胁迫下发挥着重要作用。 1.本文在Nature上的NEWS & VIEWS： |
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