植物表型是基因与环境作用的结果,三者相互作用、相互映射。而植物在逆境下,往往从基因、表达水平到表型水平产生一系列的响应与反馈,表型信息因此成为胁迫响应、基因功能鉴定、抗逆性筛选等研究的重要指示与验证,为植物逆境生物学研究提供依据与支撑。
1.豌豆植物(PisumsativumL.)对缺水胁迫的表型响应分析
左图:豌豆缺水处理第1天、第7天、重浇水后植物形态RGB成像、红外热成像、FluorCam叶绿素荧光成像结果;右上图:样品处理方法;右下图:叶绿素荧光参数、冠层温度变化曲线。
2.拟南芥NRT1.1/NPF6.3表达增强改善拟南芥氮缺乏胁迫下的生长
N植物生长以及分子构成的必备元素,农业种植中识别能够改善低N条件下植物生长的基因及其等位基因,对改善当前的现代农业体系和发展可持续农业至关重要。东京大学的研究人员就针对氮缺乏条件下,NRT1.1/NPF6.3基因的功能进行了验证。研究中,为了验证NRT1.1是在芽中表达而不是根中,从而改善植物生长的假设,使用在低N或控制条件下生长的嫁接嵌合体进行了表型分析,采用FluorCam叶绿素荧光成像系统检测基因在芽或根不同位置表达时,植物的光合生理状态。
上图展示了不同嫁接体在不同氮营养条件下的形态变化和光合效率(Fv/Fm)差异
3.单态氧依赖性叶绿体的降解机制研究中,拟南芥幼苗对不同光照条件的表型响应
叶绿体是植物感应生物与非生物胁迫的“传感器”,可通过产生活性氧(ROS)和单线态氧(1O2)来响应胁迫与环境变化。1O2可以启动受损叶绿体的选择性降解,然后导致死亡细胞。本研究为了,研究人员使用不同光照条件下的fc2-1拟南芥突变体幼苗作为材料进行研究,试图通过确定自噬体在叶绿体降解途径中发挥的作用,进一步了解1O2诱导的叶绿体降解和细胞死亡的机制。实验中,为了进一步研究atg突变对fc2-1生理的影响,使用叶绿素荧光成像系统对拟南芥的Fv/Fm进行了检测。
上图不同突变体类型在24h持续光照培养与16/8h昼夜光照培养条件下的Fv/Fm成像结果;下图不同突变类型幼苗的RGB成像
参考文献:
(1)SaraBlicharz,GerritT.S.Beemster,LauraRagnietal.Phloemexudatemetaboliccontentreflectstheresponsetowaterdeficitstressinpeaplants(PisumsativumL.)[J].ThePlantJournal,2021.
(2)SakurabaY,Chaganzhana,MabuchiA,etal.EnhancedNRT1.1/NPF6.3expressioninshootsimprovesgrowthundernitrogendeficiencystressinArabidopsis[J].CommunicationsBiology,2021,4(1).
(3)MDLemke,FisherKE,KozlowskaMA,etal.Singletoxygen-dependentchloroplastdegradationisindependentofmacroautophagyintheArabidopsisferrochelatasetwomutant[J].bioRxiv,2021.
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