原文以Molecular changes in Mesembryanthemum crystallinum guard cells underlying the C3 to CAM transition 為標題發(fā)表于2019年4月12日的 bioRxiv 上。
原文作者：Wenwen Kong等
研究者們在該項研究中
使用 LI-6800高級光合熒光測量系統(tǒng) 進行葉片氣體交換測量
景天酸代謝（CAM）是光合作用的一種特殊類型：氣孔在白天關(guān)閉，增強節(jié)水能力；在晚上開放，允許吸收CO2。冰葉日中花（Mesembryanthemum crystallinum）是一種兼性的CAM植物，在鹽或干旱脅迫下可以從C3光合作用轉(zhuǎn)變?yōu)镃AM。但是，從C3到CAM轉(zhuǎn)變的脅迫誘導(dǎo)分子機制仍然未知。研究者研究了冰葉日中花在鹽脅迫環(huán)境下從C3到CAM的轉(zhuǎn)變過程。
對照組和鹽脅迫組葉片可滴定酸度和形態(tài)學(xué)表型對比
利用LI-6800測量鹽脅迫后冰葉日中花的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率的變化。同時，在保衛(wèi)細胞中，通過3'-mRNA測序進行單細胞型轉(zhuǎn)錄組譜分析，以確定在轉(zhuǎn)變過程中此關(guān)鍵細胞類型的分子變化。
鹽脅迫處理第6天開始，葉片的夜間凈光合速率開始逐漸增強，而白天的則開始下降，表現(xiàn)為從C3向CAM代謝的轉(zhuǎn)變。
對照組和鹽脅迫組葉片凈CO2交換和氣孔孔徑的數(shù)據(jù)對比
在轉(zhuǎn)變過程中，共有495個轉(zhuǎn)錄本顯示出對照樣品和鹽處理樣品之間的差異表達，包括285個已知的保衛(wèi)細胞基因，7個CAM相關(guān)基因，18個轉(zhuǎn)錄因子和185個以前未在保衛(wèi)細胞中表達的其他基因。鹽脅迫處理7天后，編碼CAM光合作用關(guān)鍵酶的PEPC1和PPCK1在衛(wèi)細胞中被上調(diào)，表明衛(wèi)細胞本身就可以完成從C3到CAM的轉(zhuǎn)變。
從C3到CAM轉(zhuǎn)化過程中CAM標記基因的表達水平和PEPC活性變化
這項研究為將CAM代謝植物的氣孔行為引入C3作物，以提高水分利用效率，提供了重要信息。