Kizuizi cha endodermisi cha mzizi wa viazi vitamu ni mfumo teule wa ulinzi wa mzizi unaoundwa na ukanda wa Casparian na tabaka za suberini, ambazo hupunguza mwendo wa radial wa maji na dutu zilizoyeyushwa kuelekea silinda ya mishipa. Utafiti huu ulichunguza jinsi potasiamu ya kutosha inavyobadilisha kizuizi hiki na programu za ulinzi maalumu kwa aina za seli za mzizi katika aina ya viazi vitamu yenye ukusanyaji mdogo wa Cd iliyowekwa kwenye kadmiamu, kwa kutumia upangaji mfuatano wa RNA wa kiini kimoja, uchanganuzi wa uonyeshaji-shirikishi wa jeni, vipimo vya metaboliti, upakaji rangi wa histokemia na hadubini ya elektroni. Watafiti wanaripoti kwamba matumizi ya 3 mM K⁺ yaliamilisha jeni zinazohusiana na uundaji wa lignini na suberini katika endodermisi, yaliimarisha ukanda wa Casparian na mkusanyiko wa suberini, na kuunda mwitikio wa mzizi wa tabaka nyingi ambao unaweza kupunguza kusonga kwa kadmiamu kuelekea tishu za mishipa. Hata hivyo, kwa kuwa mtiririko wa Cd au mkusanyiko wa Cd katika tishu haukupimwa moja kwa moja kwa kiasi katika utafiti huu, kiwango ambacho uchukuaji wa kadmiamu ulipungua hakiwezi kutolewa kutoka kwenye jaribio hili kama thamani huru ya nambari.

Katika transkriptomu ya kiini kimoja, kutoka hali ya K0Cd1 viini 13.598 na kutoka hali ya K1Cd1 viini 10.175 vilipita udhibiti wa ubora; makundi 19 ya kitranskripsheni yaliainishwa katika aina tisa za seli za mzizi. Jumla ya jeni 16.886 zilizoonyeshwa kwa tofauti zilitambuliwa kati ya hali mbili za potasiamu. Katika endodermisi, vipengele vya unakili kama MYB1, MYB54 na MYB308 pamoja na jeni zinazohusiana na usanisi wa lignini/suberini vilijitokeza; katika epidermisi na koteksi, mitandao ya WRKY/NAC/MYB inayohusishwa na mwitikio wa msongo wa kioksidishaji ilikuwa dhahiri, huku katika ksilemu vipengele vya NAC vinavyohusishwa na uundaji wa ukuta wa pili wa seli vilionekana zaidi. Utoaji wa K⁺ pia ulipunguza uonyeshaji wa juu wa jeni nyingi za protini za ribosomu za RPL na RPS ulioonekana katika hali ya Cd. Tafsiri ya waandishi ya “kupanga upya mgawanyo wa nishati” inategemea mabadiliko haya ya kitranskripsheni; matumizi ya moja kwa moja ya nishati ya seli hayakupimwa.

Tatizo kuu la utafiti

Kadmiamu ni metali yenye sumu ambayo si ya lazima kwa mimea na inaweza kusababisha msongo wa kioksidishaji, kutokuwiana kwa virutubisho na kuvurugika kwa usanisinuru hata katika viwango vya chini. Cd²⁺ iliyopo kwenye udongo inaweza kuchukuliwa kupitia mizizi na kusafirishwa hadi sehemu zinazoliwa za mmea. Tatizo hili ni muhimu hasa kwa viazi vitamu kwa sababu mzizi wa hifadhi unaoliwa ni sehemu ya moja kwa moja ya mfumo wa udongo-mzizi.

Potasiamu, kwa upande mwingine, ni kirutubisho kikuu kinachohitajika kwa kazi nyingi za mmea, ikiwemo uamilishaji wa vimeng’enya, usanisi wa protini, usanisinuru, mienendo ya stomata na turgor ya seli. Kwa kuwa viazi vitamu vina mahitaji makubwa ya potasiamu, kuwepo kwa upungufu wa K pamoja na uchafuzi wa Cd katika mazingira yale yale kunaweza kuleta msongo wa pande mbili kwa uzalishaji na usalama wa mazao.

Ingawa tafiti za awali zimeonyesha kuwa lishe ya kutosha ya K inaweza kupunguza mkusanyiko wa Cd katika mimea, haijaeleweka vya kutosha jinsi aina tofauti za seli za mzizi zinavyoshiriki katika mwingiliano huu. Swali kuu la utafiti huu si kama potasiamu husababisha mwitikio uleule katika epidermisi, koteksi, endodermisi na tishu za mishipa za mzizi wa viazi vitamu chini ya msongo wa Cd; bali ni kama kila tabaka la seli linashiriki katika ulinzi kwa jukumu tofauti.

Mantiki ya ulinganisho wa majaribio

Watafiti walitumia aina ya viazi vitamu Nan88 yenye ukusanyaji mdogo wa Cd. Miche iligawanywa katika hali mbili za potasiamu chini ya kiwango kilekile cha Cd:

Kwa hiyo, kiwango cha Cd kiliwekwa thabiti na ulinganisho mkuu wa majaribio ulijengwa juu ya uwepo wa potasiamu. Katika suluhisho la K0Cd1, KH₂PO₄ na KNO₃ zilibadilishwa na chumvi zinazolingana za NaH₂PO₄ na NaNO₃ ili kuhifadhi kwa kadiri iwezekanavyo pembejeo za virutubisho isipokuwa potasiamu.

Upangaji Mfuatano wa RNA wa Kiini Kimoja Ulifichua Nini Katika Utafiti Huu?

Upangaji mfuatano wa RNA wa kiini kimoja (SnRNA-seq) ulifichua kwamba aina tofauti za seli katika mzizi wa viazi vitamu hutoa miitikio tofauti ya kitranskripsheni kwa potasiamu chini ya mfiduo uleule wa kadmiamu; watafiti waligawa makundi 19 ya kitranskripsheni katika aina tisa za seli na, kati ya hali za K0Cd1 na K1Cd1, walitambua jumla ya jeni 16.886 zilizoonyeshwa kwa tofauti.

Atlasi ya seli za mzizi

Katika sampuli zote mbili za SnRNA-seq, zaidi ya visomo milioni 450 vilipatikana na zaidi ya %82 ya visomo vililinganishwa na jenomu rejea iliyotumika. Baada ya kichujio cha ubora, katika sampuli ya K0Cd1 viini 13.598 na katika sampuli ya K1Cd1 viini 10.175 vilijumuishwa katika uchanganuzi. Idadi ya wastani wa kati ya jeni kwa kila kiini ilikuwa 1.319 na 1.452, mtawalia.

Uwekaji makundi unaotegemea UMAP ulizalisha makundi 19 ya kitranskripsheni na kwa kutumia jeni 44 za alama, aina tisa zifuatazo za seli zilitambuliwa:

• epidermisi,
• koteksi,
• endodermisi,
• floemu,
• ksilemu,
• steli,
• kituo tulivu (quiescent center, QC),
• niche ya seli shina (stem cell niche, SCN),
• meristemu ya karibu (PM).

Katika makundi ya epidermisi, XTH23 na ZIP1; katika koteksi, EARLI1; katika endodermisi, DIR10 na At4g17280; na katika ksilemu, alama kama At2g25060 na At3g51220 ziliunga mkono utambuzi wa seli. Kubadilika kwa vigawo vya uhusiano wa Pearson vya jeni zilizoongezwa uonyeshaji kwa kujibu potasiamu kati ya aina za seli kutoka 0,19 hadi 0,88 kunaonyesha kwamba, pamoja na programu za pamoja za msongo, pia kuna miitikio dhahiri maalumu kwa aina za seli.

Usambazaji wa kiseli wa uonyeshaji tofauti wa jeni

Katika aina sita kuu za seli, kazi kama vipengele vya kimuundo vya ribosomu, usanisi wa peptidi na tafsiri ya protini zilionyesha urutubishaji wa pamoja. Njia ya ribosomu ilijitokeza katika aina zote sita kuu za seli, huku usafirishaji wa nukleosaitoplazimu ukirutubishwa katika seli zisizo za ksilemu; fosforilesheni ya kioksidishaji katika epidermisi, koteksi, endodermisi na floemu; na ufungaji wa kaboni kupitia mzunguko wa Calvin katika epidermisi, koteksi, floemu na steli.

Kutenganisha mitandao ya udhibiti kwa WGCNA

Watafiti waliunda uchanganuzi wa mtandao wa uonyeshaji-shirikishi wa jeni wenye uzani kutoka kwa jeni tofauti katika aina tisa za seli. Kwa WGCNA, Power = 8, minModuleSize = 50, mergeCutHeight = 0,2 na unsigned TOM zilitumika; jeni ziligawanywa katika moduli 11 za uonyeshaji-shirikishi.

Moduli kubwa zaidi, yenye jeni 2.464, ilikuwa greenyellow, huku moduli ndogo zaidi, yenye jeni sita, ikiwa grey. Katika moduli nyekundu inayohusiana na endodermisi, MYB1 na MYB308 ziliwekwa pamoja na jeni nyingi za biosintezi ya lignini na suberini. Pia iliripotiwa kwamba vipengele vya NAC075, NAC079 na NAC100 vina uhusiano wa karibu na mtandao huu wa udhibiti wa endodermisi.

Ukanda wa Casparian na Tabaka za Suberini Hupunguzaje Usafirishaji wa Kadmiamu?

Ukanda wa Casparian ni kizuizi cha mnyauko wa radial chenye lignini nyingi katika ukuta wa seli za endodermisi, na tabaka za suberini ni kizuizi cha haidrofobiki kinachofunika ukuta wa seli za endodermisi; kwa pamoja hupunguza upitaji usiodhibitiwa wa vitu kutoka tabaka za nje za mzizi hadi silinda ya mishipa, na katika utafiti huu utoaji wa potasiamu uliimarisha viashiria vya kijeni na kimuundo vinavyohusishwa na uundaji wa vizuizi vyote viwili.

Programu ya lignini na suberini katika endodermisi

Iliripotiwa kwamba katika hali ya K1Cd1, jeni/vipengele 17 vinavyohusiana na uundaji wa lignini na suberini vilijitokeza katika seli za endodermisi. Hivi vinaweza kugawanywa katika makundi manne ya kazi:

• Biosintezi ya lignini: 4CL, HCT4, CCoAOMT, CCoAOMT5, LAC5 na PER11.
• Biosintezi ya suberini: KCS1, KCS20, PAS2A, CYP86A1, CYP86B1, LACS4 na GPAT5.
• Protini za usafirishaji: ABCG31 na LTPG2.
• Vipengele vya unakili: MYB1 na MYB308.

Utafiti uligawa endodermisi katika aina ndogo mbili: endodermisi 1 na endodermisi 2. Ilielezwa kwamba, isipokuwa CCoAOMT5 na 4CL, mabadiliko kati ya matibabu mawili katika sehemu kubwa ya jeni tofauti zinazohusiana na lignini/suberini yalionekana hasa katika seli za endodermisi 1.

Mabadiliko ya kimetaboliki katika vitangulizi vya lignini

Katika kundi la K1Cd1 lililopewa potasiamu, baadhi ya vitangulizi vya lignini viliongezeka kwa kiasi kikubwa:

Kinyume chake, viwango vya asidi sinamiki, asidi p-kumariki, coniferaldehyde, alkoholi ya coniferyl, p-coumaraldehyde na alkoholi ya p-coumaryl ikilinganishwa na K0Cd1, viliripotiwa kupungua kwa %38,4–68,8. Wasifu huu wa metaboliti peke yake si kipimo cha moja kwa moja cha kiasi cha jumla cha lignini; unaashiria mgawanyo upya kati ya matawi mbalimbali ya njia.

Katika upakaji rangi wa Mäule, kubadilika kwa mwonekano wa machungwa-nyekundu hafifu katika kuta za seli za mishipa za mizizi ya K0Cd1 kuwa nyekundu ya burgundy katika hali ya K1Cd1 kulitafsiriwa na waandishi kuwa kunalingana na kuongezeka kwa mkusanyiko wa S-lignini.

Hadubini ya elektroni na upakaji rangi wa suberini

Hadubini ya elektroni ya upitishaji ilionyesha muundo wenye msongamano mkubwa zaidi wa elektroni katika ukanda wa Casparian wa endodermisi ulio 4–5 mm kutoka ncha ya mzizi katika kundi la K1Cd1. Kuongezeka kwa mkusanyiko wa lignini pia kuliripotiwa katika eneo la 9–10 mm kutoka ncha ya mzizi.

Upakaji rangi wa Fluorol Yellow 088 ulionyesha kwamba mkusanyiko wa suberini ya endodermisi uliongezeka katika hali ya K1Cd1 katika maeneo ya mizizi michanga na yaliyokomaa zaidi. Nguvu ya fluorescence ya suberini katika eneo la mzizi mchanga, ikilinganishwa na thamani ya K0Cd1, ilifikia mara 1,53, na tofauti iliripotiwa kuwa p < 0,05.

Tabaka la vipengele vya unakili maalumu kwa aina ya seli

Uamilishaji wa vipengele kama WRKY6, WRKY27, WRKY40 na ERF109 katika seli za epidermisi na koteksi zilizo karibu na uso wa mzizi katika hali ya K1Cd1 ulihusishwa na waandishi na kuimarishwa kwa mifumo ya ulinzi inayopambana na msongo wa kioksidishaji unaosababishwa na Cd. Utafiti huu unaonyesha uonyeshaji wa vipengele husika; kiwango ambacho kasi ya kuondoa ROS iliongezwa moja kwa moja na vipengele hivyo hakikupimwa kando.

Kujitokeza kwa MYB1, MYB54 na MYB308 katika endodermisi, na NAC007, NAC073 na NAC086 katika ksilemu, kunaashiria kwamba ulinzi una mgawanyo wa majukumu kati ya tabaka za seli. Mitandao ya NAC katika ksilemu imehusishwa na ukuta wa pili wa seli pamoja na biosintezi ya lignini na selulosi.

Ongezeko maalumu la MYB3, MYB48 na MYB108 katika floemu pia liliripotiwa. Hata hivyo, waandishi wanaeleza kwamba bado haijafafanuliwa jinsi vipengele hivi vya MYB maalumu kwa floemu vinavyoathiri usafirishaji wa Cd wa umbali mrefu au uashiriaji, na kwamba hili ni swali wazi kwa tafiti za baadaye.

Mwitikio wa msongo wa ribosomu

Katika tabaka tano za seli za mzizi zilizotofautishwa, jeni 116 za RPL na jeni 87 za RPS zilionyeshwa kwa tofauti. Katika hali ya K0Cd1, uonyeshaji wa jumla wa jeni hizi ulikuwa juu zaidi; tofauti ilikuwa dhahiri hasa katika koteksi na ksilemu. Iliripotiwa kwamba katika koteksi, mabadiliko kamili ya fold change ya jeni 108 za RPL na jeni 81 za RPS kati ya hali mbili yalikuwa makubwa kuliko 2.

Uchanganuzi wa pseudotime wa seli za koteksi ulifichua matawi mawili ya maendeleo. Jumla ya jeni 3.480 zinazotegemea tawi ziligawanywa katika makundi matano; kundi la 1 lilikuwa na jeni 711 na kundi la 2 lilikuwa na jeni 1.281. Makundi haya mawili kwa pamoja yaliwakilisha %57,2 ya jeni zinazotegemea tawi. Jeni zote za RPL na RPS zilikuwa katika kundi la 2 linalohusiana na uchakataji wa taarifa za kijeni na michakato ya seli.

Je, “Kupanga Upya Mgawanyo wa Nishati” na Potasiamu Kulipimwa Moja kwa Moja?

Hapana. Katika utafiti huu, uzalishaji wa ATP, nishati ya upumuaji, bajeti ya nishati au mtiririko wa nishati ya seli haukupimwa moja kwa moja; tafsiri ya “kupanga upya mgawanyo wa nishati” ni hitimisho la kitranskripsheni linalotokana na kutathmini kwa pamoja kukandamizwa kwa jeni za protini za ribosomu zinazoongezeka wakati wa upungufu wa K chini ya K ya kutosha na kuimarika kwa programu za ukuta wa seli na ulinzi.

Tofauti hii ni muhimu. Kupungua kwa uonyeshaji wa RPL/RPS kunaweza kuendana na kupungua kwa mahitaji ya rasilimali za seli zinazotengwa kwa biogenesis ya ribosomu; hata hivyo, data ya uonyeshaji wa jeni peke yake haionyeshi kwa kiasi ni sehemu gani ya matumizi ya nishati iliyohamishwa kwenda kwenye njia nyingine ya kimetaboliki. Kwa hiyo, kauli inayoungwa mkono kwa uaminifu na utafiti ni kwamba potasiamu hubadilisha muundo wa matumizi ya rasilimali za kitranskripsheni chini ya msongo wa Cd.

Utaratibu wa tabaka nyingi unaopendekezwa na utafiti

1. Epidermisi na koteksi: Pamoja na potasiamu, mitandao ya vipengele vya unakili inayohusishwa na miitikio ya msongo na antioxidant huamilishwa.
2. Endodermisi: Uonyeshaji wa MYB1, MYB54 na MYB308 pamoja na jeni zinazohusiana na biosintezi ya lignini/suberini huongezeka.
3. Ukanda wa Casparian na tabaka za suberini: Ushahidi wa histokemia na ultrastruktura unaonyesha kuimarika kwa kizuizi cha endodermisi.
4. Ksilemu: Programu za ukuta wa pili wa seli zinazohusishwa na NAC007/NAC073/NAC086 hujitokeza.
5. Programu ya ribosomu: Jeni nyingi za RPL/RPS ambazo ziko juu katika K0Cd1 huonyesha uonyeshaji wa chini zaidi katika hali ya K1Cd1.
6. Tafsiri ya jumla: Waandishi wanatafsiri tabaka hizi kwa pamoja kama modeli iliyoratibiwa ya ulinzi inayopunguza usafirishaji wa Cd kutoka mzizi kwenda kwenye mfumo wa mishipa na viungo vya juu.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Ukuaji wa mimea na matibabu

Utafiti ulitumia Nan88, ambayo ilikuwa imeelezwa katika tafiti za awali kuwa aina yenye ukusanyaji mdogo wa Cd. Vipande vya shina vilivyotokana na mmea uleule mama na vyenye vifundo viwili pamoja na majani viliondolewa jani la chini, na fundo la chini likazamishwa katika maji yaliyotolewa ioni. Baada ya siku tatu za kuota mizizi, miche ilihamishiwa katika hali ya K0Cd1 au K1Cd1.

Hali za chumba cha ukuaji:

• Fotoperiodi: saa 16,
• joto la mchana/usiku: 28/22°C,
• nguvu ya mwanga: 150 µmol·m⁻²·s⁻¹,
• unyevu wa jamaa: %60–70,
• marudio ya kubadilisha suluhisho la virutubisho: kila siku 3,
• pH ya suluhisho: 6,0.

Utengaji wa viini

Baada ya wiki moja ya matibabu, sehemu ya 0,5–3,0 cm ya ncha ya mzizi ilichukuliwa. Tishu ilisagwa katika nitrojeni kioevu na kuchakatwa kwa bafa ya kutenga viini iliyokuwa na %5 Dextran T40, 0,4 M sucrose, 10 mM MgCl₂, 1 mM DTT, 2 U/µL kizuizi cha RNaz, %0,1 Triton X-100 na 100 mM Tris-HCl.

Usentrifugi wa kwanza ulifanywa kwa 300 ×g kwa dakika 1, na usentrifugi wa pili kwa 2.000 ×g kwa dakika 5. Sampuli zilipitishwa kwenye vichujio vya seli vya 70 na 40 µm; viini vilisimamishwa katika bafa ya kuosha yenye PBS/BSA/kizuizi cha RNaz. Lengo la awali lilikuwa viini 1.000–2.000/µL, na baada ya upangaji wa viini uliowashwa kwa fluorescence takribani viini 1.000/µL.

Maktaba ya SnRNA-seq na upangaji mfuatano

Viini kimoja kimoja, chembe za geli zenye misimbo pau na vimeng’enya viliwekwa katika miundo ya GEM ndani ya matone madogo. Wakati wa unakili wa kinyume, vitambulishi vya kipekee vya molekuli vya besi 10 na misimbo pau ya seli ya besi 16 viliongezwa kwenye cDNA. Maktaba iliandaliwa kwa Chromium Next GEM Single Cell 3' Reagent Kits v3.1 na kupangwa mfuatano kwa kutumia Illumina NovaSeq X Plus, PE150.

Udhibiti wa ubora wa bioinformatiki na uwekaji makundi

Data ghafi za SnRNA-seq zilichakatwa kwa Cell Ranger 8.0.0 na kulinganishwa na rejea ya I. trifida v3. Matriksi ya uonyeshaji ilichambuliwa katika mazingira ya R kwa Seurat 5.1.0.

Viini vya ubora wa chini viliondolewa kwa vigezo vifuatavyo:

• msimbo pau kutolingana kwa namna ya kipekee na seli moja,
• idadi ya jeni kwa kila kiini kuwa chini ya 410 au zaidi ya 4.600,
• idadi ya UMI kwa kila kiini kuwa zaidi ya 12.000.

Uchanganuzi wa vipengele vikuu ulifanywa kwenye data ya uonyeshaji iliyosawazishwa; athari ya batch ilisahihishwa kwa Harmony na makundi yakaonyeshwa kwa vipimo viwili kwa kutumia UMAP.

Vigezo vya jeni za alama na DEG

Jaribio la jumla ya nafasi la Wilcoxon lilitumika kutambua jeni za alama zilizoongezwa uonyeshaji katika makundi ya seli. Kwa jeni mgombea wa alama, masharti yalikuwa uonyeshaji katika zaidi ya %25 ya viini katika kundi lengwa, fold change ≥ 1,28 na p ≤ 0,01.

Kwa jeni tofauti kati ya matibabu mawili ya K:

• |log₂ fold change| ≥ 0,58,
• p ≤ 0,05,
• min.pct > %25

vizingiti vilitumika. Uchanganuzi wa urutubishaji wa GO na KEGG ulitumika kwa tafsiri ya kifanyikazi.

Uchanganuzi wa pseudotime

Njia za maendeleo za seli za koteksi zilichunguzwa kwa kutumia Monocle 2. Uchanganuzi ulionyesha matawi mawili makuu ya maendeleo na usambazaji tofauti wa jeni za alama, ikiwemo DIR23, kulingana na matawi uliripotiwa.

WGCNA

Mtandao wa WGCNA uliundwa kutoka muungano wa DEG zilizotambuliwa katika aina tisa za seli. Vigezo vikuu vilivyotumika vilikuwa Power = 8, minModuleSize = 50, mergeCutHeight = 0,2 na unsigned TOM. Kwa kutumia muunganisho wa ndani ya moduli K.in na thamani za module membership, wagombea wa hub gene walitathminiwa, na mitandao ikaonyeshwa kwa Cytoscape 3.10.3.

Histokemia ya lignini na uchanganuzi wa metaboliti

Mwishoni mwa matibabu ya wiki moja, vipande vilivyokuwa 6,5–8,5 cm kutoka ncha ya mzizi vilichakatwa kwa %1 KMnO₄, %36 HCl na %29 NH₄OH na kuchunguzwa kwa hadubini ya Olympus BX53.

Kwa uchanganuzi wa metaboliti, mizizi iliyochukuliwa siku ya 18 ya matibabu ilikaushwa kwa kugandisha na kusagwa; 50 mg ya unga ilitolewa kwa 1,2 mL ya mchanganyiko baridi wa %70 methanoli/maji. Dondoo zilichambuliwa kwa mfumo wa ExionLC AD UPLC na ESI-triple quadrupole-linear ion trap QTRAP MS. Katika utenganishaji, kolamu ya Agilent SB-C18, 1,8 µm, 2,1 × 100 mm ilitumika; kasi ya mtiririko wa awamu tembezi ilikuwa 0,35 mL/dakika na ujazo wa sindano 2,0 µL.

Uchanganuzi wa ukanda wa Casparian na suberini

Sampuli zilizokuwa 4–5 mm na 9–10 mm kutoka ncha ya mzizi ziliwekwa katika %2,5 glutaraldehyde, zikapachikwa kwenye resini ya epoxy, na kwa ultramicrotome ya Leica EM UC7 vikatayarishwa vipande vyembamba sana vya 100 nm. Vipande vilipakwa uranyl acetate, lead citrate na %5 KMnO₄; kisha vikapigwa picha kwa hadubini ya elektroni ya upitishaji ya Hitachi H-7650.

Ili kubaini lignini katika ukanda wa Casparian, kwenye vipande vya eneo la 9–10 mm ilitumiwa %2 phloroglucinol-HCl. Suberini ilipakwa %0,01 Fluorol Yellow 088 na kupigwa picha kwa hadubini ya Olympus BX53 kwa muda wa mfiduo wa sekunde 0,5. ImageJ 1.54k ilitumika kwa upimaji wa picha, na t-test ya sampuli huru ilitumika kujaribu tofauti kati ya matibabu mawili.

Matokeo makuu ya kiasi

Matokeo yanayoungwa mkono moja kwa moja na utafiti

• Uwepo wa potasiamu ulisababisha mabadiliko mapana ya kitranskripsheni maalumu kwa aina za seli katika seli za mzizi chini ya msongo wa Cd.
• Katika endodermisi, mitandao ya jeni zinazohusiana na biosintezi ya lignini na suberini iliimarika katika hali ya K1Cd1.
• Viashiria vya kimuundo/histokemia vya ukanda wa Casparian na mkusanyiko wa suberini viliongezeka kwa matumizi ya K.
• Wasifu wa metaboliti unaohusiana na biosintezi ya lignini ulibadilika kwa kiasi kikubwa kati ya K0Cd1 na K1Cd1.
• Uonyeshaji wa juu wa jeni za RPL na RPS katika hali ya Cd ulipungua kwa ujumla wakati K ya kutosha ilikuwepo.
• Epidermisi, koteksi, endodermisi, floemu na ksilemu hazikutoa mwitikio uleule wa molekuli; familia tofauti za vipengele vya unakili na kazi za seli zilijitokeza.

Matokeo ambayo utafiti hauungi mkono peke yake

• Jaribio hili halionyeshi kwa asilimia kamili kiasi gani mkusanyiko wa Cd ulipungua katika kundi la K1Cd1; upimaji wa moja kwa moja wa Cd katika tishu haukuripotiwa katika mbinu za utafiti huu.
• Mabadiliko ya uonyeshaji wa jeni peke yake hayathibitishi kwamba vipengele vya MYB au NAC vinadhibiti moja kwa moja na kwa sababu jeni lengwa husika.
• Kukandamizwa kwa RPL/RPS si kipimo cha kiasi cha ATP au mtiririko wa nishati kuhamishwa moja kwa moja kwenda kwenye njia za ulinzi.
• Matokeo ya chumba cha ukuaji kinachodhibitiwa peke yake hayathibitishi utendaji katika hali za shambani.
• Haijaonyeshwa kwamba mwitikio ulioonekana katika aina ya Nan88 hutokea kwa ukubwa uleule katika genotipu zote za viazi vitamu.
• Jukumu la kimekanistiki la MYB3, MYB48 na MYB108 maalumu kwa floemu katika usafirishaji wa Cd wa umbali mrefu halijatatuliwa na utafiti huu.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Utafiti asilia:Potassium reinforces endodermal barriers and reprograms energy allocation to block cadmium uptake in sweet potato

Waandishi na mpangilio: Huiling Fu; Baifei Huang; Yingying Huang; Zhipeng Chen; Chuang Shen; Pan Cao; Qiong Liao; Junliang Xin.

Waandishi wanaowajibika: Baifei Huang na Junliang Xin.

Taasisi: School of Chemical and Environmental Engineering, Hunan Institute of Technology, Hengyang 421002, China; Hunan Chemical Vocational Technology College, Zhuzhou 412000, China.

Jukwaa: SSRN.

Rekodi ya SSRN: abstract=7358620.

DOI: DOI haikuripotiwa katika preprint iliyopakiwa.

Jarida / juzuu / toleo: Katika toleo lililopakiwa, taarifa ya jarida lililopitiwa na wenzao, juzuu au toleo haikutolewa.

Hali ya mapitio ya wenzao: Preprint; hati inaeleza wazi kwamba haijapitia mapitio ya wenzao.

Leseni: Katika toleo lililopakiwa, hakuna leseni wazi ya Creative Commons au leseni nyingine inayofanana ya matumizi tena iliyobainishwa.

Upatikanaji wa data: Imeripotiwa kwamba data ghafi zimehifadhiwa katika China National Center for Bioinformation, Chinese Academy of Sciences kwa msimbo GSA: CRA031773.

Mgongano wa maslahi: Waandishi walitangaza kwamba hakuna maslahi ya kifedha yanayojulikana au uhusiano wa kibinafsi unaoweza kuathiri utafiti.

Ufadhili: Utafiti uliungwa mkono na National Natural Science Foundation of China (42577160), Scientific Research Foundation of Hunan Provincial Education Department (23B0824), Hunan Provincial Natural Science Foundation of China (2025JJ50189), College Students Research Learning and Innovative Experiment Project of Hunan Province (S202611528182) na Hengyang Science and Technology Innovation Plan Project (202330046395).

Michango ya waandishi: Baifei Huang, Huiling Fu na Junliang Xin walipanga na kubuni utafiti. Zhipeng Chen, Pan Cao na Qiong Liao walikusanya data. Huiling Fu, Yingying Huang na Chuang Shen walichambua data na kuandaa vielelezo. Huiling Fu, Junliang Xin na Baifei Huang waliandika na kuhariri makala.

Vikwazo vikuu vya kimetodolojia: Utafiti unategemea aina moja ya viazi vitamu yenye Cd ya chini chini ya hali za ukuaji zinazodhibitiwa. Katika maandishi yaliyopo, muundo wa marudio ya kibaolojia kwa SnRNA-seq haujaelezwa kwa kina. Sehemu muhimu ya mitandao ya molekuli inategemea uhusiano wa uonyeshaji na kazi za jeni zinazojulikana katika fasihi. Kwa kuwa kipimo cha moja kwa moja cha mkusanyiko wa Cd au mtiririko wa Cd hakikutolewa, hatua ya mwisho ya mnyororo wa kimekanistiki kati ya kuimarika kwa kizuizi cha endodermisi na kupungua kwa uchukuaji wa Cd haikupimwa moja kwa moja kwa kiasi katika jaribio hili. Vilevile, “mgawanyo upya wa nishati” ni tafsiri ya kitranskriptomiki na haitegemei kipimo cha moja kwa moja cha metaboli ya nishati.

Dokezo la taswira ndani ya chanzo: Katika maelezo ya paneli K/L ya Kielelezo 8, kunaonekana kutolingana kwa mwelekeo kati ya maandishi na taswira; maandishi ya matokeo makuu na mihimili ya paneli yanaunga mkono kwamba ongezeko la mara 1,53 la fluorescence ya suberini linahusiana na paneli L. Lebo ya “Protoplasts Enzyme” katika Kielelezo 1A pia inaonekana kutolingana kiistilahi na itifaki ya utengaji wa viini/FANS iliyoelezwa katika nyenzo na mbinu. Hoja hizi hazikusahihishwa kimyakimya; zimehifadhiwa kama kutokuwa na uhakika kwa chanzo.

Hali ya fomula: Hakuna mlinganyo mkuu wa kihisabati unaobeba mbinu au matokeo makuu ya utafiti; kwa hiyo fomula ambayo haipo katika chanzo haikuongezwa kwenye makala ya Verianla.