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【奮進農大】我?!白魑锕δ芑蚪M與基因編輯創新團隊”在作物耐鹽堿機制研究中取得重要進展

來源:農學院責任編輯:李啟濤發布時間:2022-05-06瀏覽次數:10

  近日,我校農學院作物功能基因組與基因編輯創新團隊The Crop Journal SCI/中科院一區TOP/ IF 4.407)在線發表了題為“Dynamic and adaptive membrane lipid remodeling in leaves of sorghum under salt stress”的研究論文,分析了鹽脅迫下高粱葉片100余種甘油脂質的變化,構建了膜脂代謝調控網絡,并首次提出高粱是18:3植物。

  作者基于脂質組學和轉錄組學技術,分析了鹽脅迫下高粱葉片的動態膜脂代謝變化規律,構建了包含主要膜脂代謝途徑的基因-代謝物調控網絡(圖1)。結果表明,高粱葉片中半乳糖脂(DGDGMGDG)占總甘油脂的65%以上,而且C36分子種是MGDG的優勢分子種,表明高粱是一種18:3植物。鹽脅迫下(150 mmol L-1 NaCl),多個脂質代謝途徑被激活(紅色箭頭所示),主要與磷脂酰膽堿PC合成和轉運、半乳糖脂的合成和降解,以及脂肪酸的去飽和相關。

 


1 鹽脅迫下高粱葉片膜脂代謝調控網絡

  該研究發現,鹽脅迫導致高粱葉片中質體(葉綠體)脂質的比例顯著下降,尤其是MGDGPG,這可能極大地損害光合膜的穩定性和葉綠體的功能(圖2)。但是,在鹽脅迫下,高粱葉片細胞中也發生了明顯的適應性膜脂重塑。主要表現在:細胞質和質體(葉綠體)之間脂代謝途徑的調整導致C36:4PC轉化為C36:6MGDG,進一步轉化為C36:6DGDG,以補充葉綠體脂質并保持光合膜的完整性;雙層脂質與非雙層脂質的比率增加,特別是DGDG/MGDG的比例增加,有利于光合膜的穩定性;主要磷脂和DGDG的雙鍵指數升高意味著膜流動性增加(圖2)。

 

2 鹽脅迫下高粱葉片適應性膜脂重塑示意圖

  農學院研究生蓋勝男、劉德斌和褚敏為共同第一作者,作物功能基因組與基因編輯創新團隊徐晶宇教授與賀琳副教授為共同通訊作者。該研究得到黑龍江省雜糧產業技術協同創新推廣體系、黑龍江省高水平大學和優勢特色學科建設項目雜糧生產與加工項目、黑龍江省自然基金重點項目、黑龍江八一農墾大學三橫三縱重點專項等項目資助。徐晶宇教授團隊主要開展作物逆境功能基因組學、基因編輯、分子設計育種等方面研究,研究成果已發表在Plant Biotechnology Journal,Journal of Integrative Plant Biology,Journal of Agricultural and Food Chemistry,Frontiers in Plant ScienceSCI雜志上。

/蓋勝男

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