西北农林科技大学张显/李好课题组揭示钙通道蛋白CNGC20介导褪黑素调控西瓜耐冷性的分子机制

B站影视 2024-12-22 01:20 2

摘要:西瓜(Citrullus lanatus),属葫芦科西瓜属,是世界范围内栽培的重要园艺作物。西瓜喜温耐热,对低温极为敏感,低温胁迫抑制其生长发育,导致产量和品质下降。褪黑素可通过钙信号诱导西瓜耐冷性,然而,褪黑素激活钙信号的分子机制仍知之甚少。

西瓜(Citrullus lanatus),属葫芦科西瓜属,是世界范围内栽培的重要园艺作物。西瓜喜温耐热,对低温极为敏感,低温胁迫抑制其生长发育,导致产量和品质下降。褪黑素可通过钙信号诱导西瓜耐冷性,然而,褪黑素激活钙信号的分子机制仍知之甚少。

近日,西北农林科技大学园艺学院张显/李好教授团队在Plant Physiology在线发表了题为“Cyclic nucleotide-gated ion channel 20 regulates melatonin-induced calcium signaling and cold tolerance in watermelon”的研究论文,揭示了钙通道CNGC20与CaM7互作共同介导了褪黑素调控的西瓜耐冷性。

该研究发现,过表达褪黑素合成关键基因咖啡酸O-甲基转移酶(COMT1)增强了西瓜的耐冷性,同时诱导了胞质游离钙离子([Ca2+]cyt)积累和Ca2+内流,进一步研究发现了一个参与褪黑素诱导Ca2+内流的钙通道蛋白CNGC20,该蛋白定位在细胞膜上。沉默CNGC20可显著减弱COMT1过表达诱导的[Ca2+]cyt积累和西瓜耐冷性。此外,通过膜体系酵母双杂交、双分子荧光互补、荧光素酶互补和Pull-down实验,证实了CNGC20与钙调素7(CaM7)互作。进一步分析发现沉默CaM7可显著促进[Ca2+]cyt积累、提高耐冷性,而过表达CaM7抑制了褪黑素诱导的[Ca2+]cyt积累和西瓜耐冷性,表明CaM7在褪黑素介导的低温响应中起着负调控作用。综上所述,本研究阐明了CNGC20(一种Ca2+渗透通道基因)在介导褪黑素诱导的Ca2+内流、[Ca2+]cyt积累以及增强西瓜耐冷性方面的关键作用,揭示了CaM7与CNGC20互作抑制钙通道活性,负调控褪黑素诱导的钙信号和耐冷性。这些发现为阐明褪黑素通过Ca2+信号增强植物耐冷性的分子机制提供了见解,对培育和改良葫芦科耐冷品种具有重要意义。

西北农林科技大学园艺学院李好教授为论文通讯作者,已毕业博士生常静静(现在广东省农科院蔬菜研究所工作,助理研究员)、已毕业博士生郭延亮(现在淮北师范大学生命科学学院工作,讲师)、在读博士生李佳悦、硕士生刘灵灵为论文共同第一作者。课题组张显教授、袁黎教授等提供了重要帮助和支持,河南科技大学Golam Jalal Ahammed副教授、东北农业大学栾非时教授和中关村NMT产业联盟刘蕴琦秘书长对本研究给予了指导。该项研究得到了国家重点研发计划、国家现代农业产业技术体系、国家自然科学基金、西安市科技计划项目等多项基金资助。

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来源:薛定谔的科学杂谈

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