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项目文章 |郑州大学崔东洁/焦浈研究团队揭示了常压冷等离子体促进拟南芥早期幼苗生长的比较转录组分析

作者:南京维百瑞生物科技有限公司 浏览: 发表时间:2021-08-18 11:16:50

大气压冷等离子体(APCP)对植物生长的刺激作用因其作为促进作物生长和产量的新方法的巨大潜力而备受关注。然而,APCP 处理诱导的植物转录组变化是未知的。

近日郑州大学崔东洁/焦浈研究团队在IOP Science发表了一篇名为“Comparative transcriptome analysis of atmospheric pressure cold plasma enhanced early seedling growth in Arabidopsis thaliana”的文章,揭示了常压冷等离子体促进拟南芥早期幼苗生长的比较转录组分析。


在此,进行比较转录组分析以鉴定拟南芥幼苗对 APCP的转录反应。结果表明 APCP 对拟南芥具有双重作用(刺激或抑制)幼苗生长取决于处理时间,最大刺激作用是通过 1 分钟 APCP 处理实现的。


以往的研究表明谷胱甘肽代谢在植物生长发育中起着重要作用,这涉及许多谷胱甘肽的再生和降解-消化酶,如所示图5,G-S-H水平和GR活性显著增加,在实验中观察到G-S-S-G水平和GST活性降低APCP处理的拟南芥幼苗。G-S-H水平和GR活性分别比对照高8.33%和77.84%(图5(a)、(d))。G-S-H/G-S-S-G比率显著降低所有这些结果表明APCP处理可影响谷胱甘肽代谢过程幼苗,这可能进一步影响拟南芥幼苗的生长和生长发育。

氨基酸、谷胱甘肽 (GSH) 和植物激素的代谢分析表明,1 分钟 APCP 处理降低了拟南芥中的大多数幼苗氨基酸浓度,而谷胱甘肽赤霉素和细胞分裂素的积累显着增加。如图6所示,赤霉素(GA1和GA3),TZR,在APCP处理1min后拟南芥幼苗中测定玉米素、吲哚-3-乙酸(IAA)水平,APCP处理后GA1、TZR和玉米素的浓度幼苗比对照分别高49.6%、72.05%和2.1%,在未处理幼苗中未检测到GA3,而APCP处理的幼苗中的GA3浓度为0.042ngg−1.幼苗体内IAA的积累APCP处理比对照组少15.28%(图6(e))这些结果表明,APCP处理诱导的赤霉素(GA1,GA3)和细胞分裂素(TZR玉米素)的积累可能影响拟南芥幼苗的生长发育(游离氨基酸代谢、拟南芥种子中的赤霉素(GA1和GA3)、反式玉米素核糖苷(TZR)、玉米素和吲哚-3-乙酸(IAA)的含量由南京瑞源生物技术有限公司测定)。

图6.对照和1分钟APCP处理的拟南芥幼苗中(a)GA1,(b)GA3,(c)TZR,(d)玉米素和(e)IAA的水平

RNA-Seq 分析表明,与对照相比,APCP 处理的幼苗在 1 分钟内共鉴定出 218 个差异表达基因 (DEG),其中包括 20 个上调基因和 198 个下调基因。DEG 富含与 GSH 代谢丝裂原活化蛋白激酶 (MAPK) 信号转导植物对病原体的抗性相关的途径。此外,大多数 DEG 是防御、刺激或应激反应基因,并编码具有氧化还原酶活性的蛋白质。通过定量实时 PCR 对六个随机选择的 DEG 的表达测定显示出与 RNA-Seq 数据相似的模式。


在不断增长的世界人口中减少食品资源,新技术需要促进农业生产解决粮食短缺问题,增加种子萌发和幼苗生长,提高产量和控制植物病害,这引起了科学家们的注意,本研究为APCP在农业中的应用提供了理论依据。


文献链接:https://doi.org/10.1088/2058-6272/ac0686


编辑:小皮杨

排版:  小皮杨

审核:哾十五

项目文章 |郑州大学崔东洁/焦浈研究团队揭示了常压冷等离子体促进拟南芥早期幼苗生长的比较转录组分析
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