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【应用案例】Yaxin-1161G叶绿素荧光仪助力转录组解析耐盐碱植物的光合奥秘

 更新时间:2025-07-25 点击量:222

20225月,河南科技学院园艺园林学院周建团队在Frontiers in Plant Science期刊发表研究论文《Integrated Analyses of Transcriptome and Chlorophyll Fluorescence Characteristics Reveal the Mechanism Underlying Saline–Alkali Stress Tolerance inKosteletzkya pentacarpos》。论文其余作者:齐安国、王保全、张晓静、董启迪、刘金秀。

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随着人口增长与环境恶化,土壤盐碱化已成为世界性问题,大约7%的土地受到盐碱化威胁。研究表明,种植耐盐碱植物成为改善盐碱地生态功能的重要发展方向。Kosteletzkya pentacarpos L.(海滨锦葵)为多年生盐生植物,具油料、饲料、医药和美化等价值,1993年由美国引入到江苏,2011年被引入华北黄河滩头,进行盐碱地资源开发,表现较强的抗逆性。基于盐碱胁迫下海滨锦葵2+3代转录组数据、叶绿素荧光特性等,通过加权基因共表达分析与正交偏最小二乘回归分析,从差异表达基因中筛选出KvAGO4KvLARP1CKvPUB33等关键基因,功能涉及siRNA介导DNA甲基化、抑制TOP mRNAs翻译、泛素/蛋白酶体降解等负调控因子,以及细胞程序性死亡等途径。本研究为探究海滨锦葵耐受盐碱胁迫的分子机理,及后期植物分子育种、高效耐盐碱种质资源培育奠定了基础。

在该研究中,Yaxin-1161G叶绿素荧光仪成为关键实验设备,帮助实验人员深入探究了海滨锦葵的耐盐碱机制。研究团队通过该仪器精准测量了植物的叶绿素荧光参数(如初始荧光F₀、最大光化学效率Fv/Fm、光化学猝灭系数qP等),揭示了植物在盐碱胁迫下光合系统的稳定性,为后续基因调控分析提供了重要数据支撑。

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研究团队发现,高浓度盐碱处理7天后,F₀显著升高,但Fv/Fm(光合系统II最大效率)保持稳定,表明植物光合核心功能未受严重损伤。光化学猝灭系数(qP)和PSII量子产量(ΦPSII)在长期胁迫下下降,提示盐碱压力影响光能转化效率。数据表明,光合系统的稳定性是海滨锦葵耐盐碱的重要特征。 

基于Yaxin-1161G获取的荧光参数,结合转录组测序与加权基因共表达网络分析(WGCNA),团队筛选出9个与盐碱胁迫响应相关的关键基因(如KpAGO4KpLARP1CKpPUB33等)。这些基因主要参与siRNA介导的DNA甲基化、泛素-蛋白酶体降解、细胞程序性死亡等负调控通路,揭示海滨锦葵通过抑制细胞生长相关基因翻译、调控蛋白降解及细胞死亡程序,维持光合系统稳定性的分子机制。

值得关注的是,Yaxin-1161G的精准表型数据为正交偏最小二乘回归分析(OPLS-RA)提供了核心变量,通过关联荧光参数与基因表达量,最终锁定关键基因对光合性能的调控作用,实现了从生理表型到分子机制的跨层次解析。

该研究不仅揭示了海滨锦葵耐盐碱的“光合稳定策略",更通过 Yaxin-1161G等仪器的应用,为耐盐碱植物筛选提供了“生理表型检测 + 基因功能验证"的高效技术路径。解析了海滨锦葵的耐盐碱机制,为盐碱地生态修复提供了分子育种新靶点。在未来,相关基因的分子设计或可培育出更高耐盐碱的作物,助力边际土地农业开发。

 

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关于 Yaxin-1161G叶绿素荧光仪

作为植物逆境生理研究的“黄金标准"工具,Yaxin-1161G具备以下优势:

✅ 多参数同步检测:一次测量获取F₀Fv/FₘqPΦPSII等核心荧光参数,全面评估光系统功能。

✅ 精准可控光源:配备5000 μmolm⁻²s⁻¹饱和脉冲光与2000 μmolm⁻²s⁻¹作用光,满足不同胁迫条件下的测量需求。

✅ 便携高效:适合温室、田间等多场景应用,为长期胁迫实验提供稳定数据支持。

无论是光合机制解析、抗逆品种筛选,还是生态修复研究,Yaxin-1161G始终是您可靠的科研伙伴。

【注】文中数据来源:Zhou J, Qi A, Wang B, Zhang X, Dong Q and Liu J (2022) Integrated Analyses of Transcriptome and Chlorophyll Fluorescence Characteristics Reveal the Mechanism Underlying Saline–Alkali Stress Tolerance in Kosteletzkya pentacarpos. Front. Plant Sci. 13:865572. doi: 10.3389/fpls.2022.865572.