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MP万建民院士：无损“电生理”钙流为揭示OsCNGC9通道调控水稻低温响应机制提供直接证据
感谢一作王家昌博士提供全文资料、校稿
基本信息
主题：无损“电生理”钙流为揭示OsCNGC9通道调控水稻低温响应机制提供直接证据
期刊：Molecular Plant
影响因子：12.084
研究使用平台：NMT温度胁迫创新科研平台
标题：TranscriptionalActivation and Phosphorylation of OsCNGC9 Confer Enhanced Chilling Tolerance inRice
作者：中国农业科学院作物科学研究所万建民、任玉龙，南京农业大学刘喜、王家昌
检测离子/分子指标
Ca2+
检测样品
水稻根，距根尖500 μm根表上的点
中文摘要
离子/分子流实验处理方法
4℃低温实时处理
离子/分子流实验结果
研究利用非损伤微测技术（Non-invasive Micro-test Technology，NMT）检测水稻根系Ca2+流速，研究OsCNGC9是否能够在体内介导Ca2+内流来响应低温胁迫。在低温胁迫下，WT根系和cds1互补株系均有较强且快速的胞外Ca2+内流。相比之下，cds1在相同条件下未表现出明显的胞外Ca2+内流（图1A）。另外研究还观察到，WT或pGOsCNGC9与cds1之间低温胁迫的平均最大Ca2+内流量差异显著（图1B）。
与Kitaake相比，OsCNGC9-OE转基因株系在对冷激的反应中表现出更强的细胞外Ca2+内流（图2）。
图1. OsCNGC9是低温诱导的Ca2+内流所必需的。蓝色背景表示低温处理持续的时间。
图2. OsCNGC9的过表达能提高水稻中低温诱导的Ca2+内流
Ca2+流速测定结果显示，低温处理后，Nipponbare而非OsSAPK8敲除突变体的根细胞表现出更明显的Ca2+内流（图3）。
OsSAPK8-GFP过表达植物的根细胞与Nipponbare根细胞相比，在冷激胁迫下表现出更强的Ca2+内流（图4）。
图3. OsSAPK8基因敲除突变体由低温诱导的Ca2+内流的状态
图4. OsSAPK8过表达对低温诱导的Ca2+内流有正调控作用
与Kitaake相比，OsDREB1A-KO植物在应对冷胁迫时胞外Ca2+流速较弱（图5）。
图5. 比较Kitaake和OsDREB1A-KO在低温胁迫下根中Ca2+的内流速率
其他实验结果
OsCNGC9是一个积极的低温耐受性调节器。
OsCNGC9与OsSAPK8在体内发生物理相互作用。
OsCNGC9是OsSAPK8真正的底物。
OsSAPK8对OsCNGC9的磷酸化增强了OsCNGC9通道对低温胁迫的反应活性。
OsCNGC9的Ser-645是OsSAPK8对水稻耐寒性反应的一个主要磷酸化位点。
OsSAPK8对OsCNGC9的Ser-645的磷酸化对增强水稻的耐寒性起着积极作用。
Ser-645的磷酸化状态正向调节OsCNGC9的钙通道活性。
OsSAPK8参与了水稻耐寒性和低温诱导的Ca2+内流的调控。
OsSAPK8介导的OsCNGC9的磷酸化在水稻耐寒性中起重要作用。
低温刺激通过OsDREB1A依赖性途径促进OsCNGC9的表达。
结论
低温胁迫后，环核苷酸门控通道OsCNGC9被SnRK2蛋白激酶OsSAPK8磷酸化并激活，引发细胞钙水平升高，进而激活水稻低温胁迫相关基因的表达，增强水稻耐寒能力。
离子流实验使用的测试液
0.1 mM KCl, 0.1 mMCaCl2, 0.1 mM, MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0
文章原文：https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.11.022
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