Монеаи эндодермалии решаи картошкаи ширин системаи интихобии муҳофизати реша мебошад, ки аз рахи Каспарӣ ва ламеллаҳои суберин таркиб ёфта, ҳаракати радиалии об ва моддаҳои ҳалшударо, ки ба силиндри рагӣ мерасанд, маҳдуд мекунад. Ин таҳқиқот бо истифода аз секвениронии RNA-и якҳастаӣ, таҳлили ҳамэкспрессияи генҳо, ченкунии метаболитҳо, рангкунии гистохимиявӣ ва микроскопияи электронӣ омӯхт, ки калии кофӣ дар навъи картошкаи ширини кам-Cd, ки ба кадмий дучор шудааст, ин монеа ва барномаҳои муҳофизатии хоси навъи ҳуҷайраи решаро чӣ гуна тағйир медиҳад. Муҳаққиқон гузориш медиҳанд, ки истифодаи 3 mM K⁺ генҳои марбут ба ташаккули лигнин ва суберинро дар эндодерма фаъол карда, рахи Каспарӣ ва ҷамъшавии суберинро тақвият додааст ва посухи бисёрқабатаи решаро ба вуҷуд овардааст, ки метавонад пешравии кадмийро ба бофтаҳои рагӣ маҳдуд кунад. Бо вуҷуди ин, азбаски дар таҳқиқот ҷараёни мустақими Cd ё консентратсияи Cd дар бофта ба таври миқдорӣ муайян нашудааст, дараҷаи коҳиши гирифтани кадмийро аз ин таҷриба ҳамчун арзиши мустақили ададӣ баровардан мумкин нест.

Дар транскриптоми якҳастаӣ аз шароити K0Cd1 13.598 ва аз шароити K1Cd1 10.175 ҳаста аз назорати сифат гузаштаанд; 19 кластери транскрипсионӣ ба нӯҳ навъи ҳуҷайраи реша мансуб дониста шудаанд. Байни ду шароити калий дар маҷмӯъ 16.886 гени дорои экспрессияи дифференсиалӣ муайян шудааст. Дар эндодерма омилҳои транскрипсионии MYB1, MYB54 ва MYB308 ва генҳои марбут ба биосинтези лигнин/суберин барҷаста буданд; дар эпидермис ва кортекс шабакаҳои WRKY/NAC/MYB, ки бо посух ба фишори оксидативӣ алоқаманданд, ва дар ксилема омилҳои NAC, ки бо ташаккули девори дуюмдараҷаи ҳуҷайра алоқаманданд, намоён шуданд. Додани K⁺ инчунин экспрессияи баланди бисёр генҳои сафедаҳои рибосомавии RPL ва RPS-ро, ки дар шароити Cd мушоҳида мешуд, коҳиш дод. Тафсири муаллифон дар бораи “аз нав барномарезӣ шудани тақсимоти энергия” ба ҳамин тағйироти транскрипсионӣ асос ёфтааст; масрафи мустақими энергияи ҳуҷайравӣ чен карда нашудааст.

Масъалаи асосии таҳқиқот

Кадмий металли заҳрнокест, ки барои растаниҳо зарур нест ва ҳатто дар консентратсияҳои паст метавонад фишори оксидативӣ, номувозунии ғизоӣ ва вайроншавии фотосинтезиро ба вуҷуд орад. Cd²⁺-и дар хок мавҷудбуда метавонад тавассути решаҳо гирифта шуда, ба қисмҳои хӯрдании растанӣ интиқол ёбад. Дар картошкаи ширин ин масъала махсусан муҳим аст, зеро решаи захиравии истеъмолшаванда бевосита қисми низоми хок-реша мебошад.

Калий бошад, макроэлементи ғизоии зарурӣ барои бисёр вазифаҳои растанӣ, аз ҷумла фаъолсозии ферментҳо, синтези сафеда, фотосинтез, ҳаракати стомаҳо ва тургори ҳуҷайра мебошад. Азбаски картошкаи ширин ба калий талаботи баланд дорад, ҳамзамон мавҷуд будани норасоии K ва ифлосшавии Cd метавонад ҳам барои истеҳсол ва ҳам барои бехатарии маҳсулот фишори дуҷониба эҷод кунад.

Гарчанде таҳқиқоти қаблӣ нишон додаанд, ки ғизодиҳии кофии K метавонад ҷамъшавии Cd-ро дар растаниҳо коҳиш диҳад, нақши навъҳои гуногуни ҳуҷайраҳои реша дар ин ҳамтаъсирӣ ба қадри кофӣ равшан нашудааст. Саволи асосии ин таҳқиқот ин нест, ки калий дар эпидермис, кортекс, эндодерма ва бофтаҳои рагии решаи картошкаи ширин дар шароити фишори Cd як посух ба вуҷуд меорад ё не; балки ин аст, ки оё ҳар як қабати ҳуҷайра бо вазифаи гуногун дар муҳофизат иштирок мекунад.

Мантиқи муқоисаи таҷрибавӣ

Муҳаққиқон навъи картошкаи ширини Nan88-ро, ки Cd-ро кам ҷамъ мекунад, истифода бурданд. Ниҳолҳо зери як сатҳи Cd ба ду шароити калий ҷудо карда шуданд:

Ҳамин тавр, сатҳи Cd доимӣ нигоҳ дошта шуда, муқоисаи асосии таҷрибавӣ бар мавҷудияти калий асос ёфтааст. Дар маҳлули K0Cd1 KH₂PO₄ ва KNO₃ бо намакҳои мутаносиби NaH₂PO₄ ва NaNO₃ иваз карда шуданд, то воридоти ғизоӣ ғайр аз калий то ҳадди имкон нигоҳ дошта шавад.

Секвениронии RNA-и Якҳастаӣ Дар Ин Таҳқиқот Чиро Ошкор Кард?

Секвениронии RNA-и якҳастаӣ (SnRNA-seq) нишон дод, ки навъҳои гуногуни ҳуҷайраҳои решаи картошкаи ширин дар зери як таъсири кадмий ба калий посухҳои транскрипсионии гуногун медиҳанд; муҳаққиқон 19 кластери транскрипсиониро ба нӯҳ навъи ҳуҷайра ҷудо карда, байни шароити K0Cd1 ва K1Cd1 дар маҷмӯъ 16.886 гени дорои экспрессияи дифференсиалиро муайян карданд.

Атласи ҳуҷайравии реша

Дар ҳар ду намунаи SnRNA-seq зиёда аз 450 миллион хондашавӣ ба даст оварда шуд ва беш аз %82-и хондашавиҳо ба геноми референсии истифодашуда харитасозӣ шуданд. Пас аз филтри сифат дар намунаи K0Cd1 13.598 ва дар намунаи K1Cd1 10.175 ҳаста ба таҳлил дохил карда шуданд. Шумораи медиании ген ба ҳар ҳаста мутаносибан 1.319 ва 1.452 буд.

Кластербандии бар асоси UMAP 19 кластери транскрипсиониро ба вуҷуд овард ва бо ёрии 44 гени маркерӣ нӯҳ навъи зерини ҳуҷайра муайян карда шуд:

• эпидермис,
• кортекс,
• эндодерма,
• флоэма,
• ксилема,
• стела,
• маркази ором (quiescent center, QC),
• нишаи ҳуҷайраҳои бунёдӣ (stem cell niche, SCN),
• меристемаи проксималӣ (PM).

Дар кластерҳои эпидермис XTH23 ва ZIP1; дар кортекс EARLI1; дар эндодерма DIR10 ва At4g17280; дар ксилема At2g25060 ва At3g51220 ҳамчун маркерҳо муайянкунии ҳуҷайраҳоро дастгирӣ карданд. Тағйир ёфтани коэффисиентҳои коррелятсияи Pearson-и генҳои ба калий посухдиҳандаи боло танзимшуда байни навъҳои ҳуҷайра аз 0,19 то 0,88 нишон медиҳад, ки дар баробари барномаҳои умумии стресс, посухҳои равшани хоси навъи ҳуҷайра низ мавҷуданд.

Тақсимоти ҳуҷайравии экспрессияи дифференсиалии генҳо

Дар шаш навъи асосии ҳуҷайра вазифаҳо ба монанди ҷузъҳои сохтории рибосома, биосинтези пептид ва транслятсия ба таври муштарак ғанӣ шуданд. Роҳи рибосома дар ҳамаи шаш навъи асосии ҳуҷайра барҷаста буд, дар ҳоле ки интиқоли нуклеоситоплазмавӣ дар ҳуҷайраҳои ғайр аз ксилема; фосфоркунии оксидативӣ дар эпидермис, кортекс, эндодерма ва флоэма; ва фиксатсияи карбон тавассути даври Calvin дар эпидермис, кортекс, флоэма ва стела ғанӣ шуд.

Ҷудокунии шабакаҳои танзимкунанда бо WGCNA

Муҳаққиқон аз генҳои дифференсиалии нӯҳ навъи ҳуҷайра таҳлили шабакаи вазндори ҳамэкспрессияи генҳоро сохтанд. Барои WGCNA Power = 8, minModuleSize = 50, mergeCutHeight = 0,2 ва unsigned TOM истифода шуда, генҳо ба 11 модули ҳамэкспрессия ҷудо карда шуданд.

Модули калонтарин, ки 2.464 генро дар бар мегирифт, greenyellow буд, ва модули хурдтарин, ки шаш генро дар бар мегирифт, grey буд. Дар модули сурхи марбут ба эндодерма MYB1 ва MYB308 дар баробари бисёр генҳои биосинтези лигнин ва суберин ҷой гирифтанд. Гузориш шудааст, ки омилҳои NAC075, NAC079 ва NAC100 низ бо ин шабакаи танзимкунандаи эндодермалӣ робитаи наздик доранд.

Рахи Каспарӣ Ва Ламеллаҳои Суберин Интиқоли Кадмийро Чӣ Гуна Маҳдуд Мекунанд?

Рахи Каспарӣ монеаи диффузияи радиалии бой аз лигнин дар девори ҳуҷайраи эндодермалӣ мебошад, дар ҳоле ки ламеллаҳои суберин монеаи гидрофобие мебошанд, ки девори ҳуҷайраи эндодермалиро мепӯшонанд; онҳо якҷоя гузариши беназорати моддаҳоро аз қабатҳои берунии реша ба силиндри рагӣ маҳдуд мекунанд ва дар ин таҳқиқот додани калий нишондодҳои генетикӣ ва сохтории марбут ба ташаккули ҳар ду монеаро тақвият додааст.

Барномаи лигнин ва суберин дар эндодерма

Гузориш шудааст, ки дар шароити K1Cd1 дар ҳуҷайраҳои эндодермалӣ 17 ген/омили марбут ба ташаккули лигнин ва суберин барҷаста шудаанд. Онҳоро ба чор гурӯҳи функсионалӣ ҷудо кардан мумкин аст:

• Биосинтези лигнин: 4CL, HCT4, CCoAOMT, CCoAOMT5, LAC5 ва PER11.
• Биосинтези суберин: KCS1, KCS20, PAS2A, CYP86A1, CYP86B1, LACS4 ва GPAT5.
• Сафедаҳои интиқолдиҳанда: ABCG31 ва LTPG2.
• Омилҳои транскрипсионӣ: MYB1 ва MYB308.

Таҳқиқот эндодермаҳоро ба ду зернавъ ҷудо кардааст: эндодерма 1 ва эндодерма 2. Қайд шудааст, ки ғайр аз CCoAOMT5 ва 4CL, тағйироти байни ду коркард дар қисми зиёди генҳои дифференсиалии марбут ба лигнин/суберин махсусан дар ҳуҷайраҳои эндодерма 1 мушоҳида шудааст.

Тағйироти метаболикӣ дар пешгузаштагони лигнин

Дар гурӯҳи K1Cd1, ки калий гирифтааст, баъзе пешгузаштагони лигнин ба таври назаррас афзудаанд:

Баръакс, дар сатҳҳои кислотаи синнамӣ, кислотаи p-кумарӣ, кониферальдегид, спирти кониферил, p-кумаральдегид ва спирти p-кумарил нисбат ба K0Cd1 коҳиши байни %38,4–68,8 гузориш шудааст. Ин профили метаболитҳо худ аз худ ченкунии мустақими миқдори умумии лигнин нест; он ба аз нав тақсимшавӣ байни шохаҳои гуногуни роҳ ишора мекунад.

Дар рангкунии Mäule табдил ёфтани намуди норанҷӣ-сурхи равшани деворҳои ҳуҷайраҳои рагии решаҳои K0Cd1 ба сурхи бордо дар шароити K1Cd1 аз ҷониби муаллифон ҳамчун мувофиқ бо афзоиши ҷамъшавии S-лигнин тафсир шудааст.

Микроскопияи электронӣ ва рангкунии суберин

Микроскопияи электронии трансмиссионӣ дар рахи эндодермалии Каспарӣ дар масофаи 4–5 mm аз нӯги реша дар гурӯҳи K1Cd1 сохтори электронии зичтарро нишон дод. Дар масофаи 9–10 mm аз нӯги реша низ афзоиши ҷамъшавии лигнин гузориш шудааст.

Рангкунии Fluorol Yellow 088 нишон дод, ки ҷамъшавии суберини эндодермалӣ ҳам дар минтақаҳои ҷавон ва ҳам баркамолтари реша дар шароити K1Cd1 афзудааст. Шиддати флуорессенсияи суберин дар минтақаи ҷавони реша нисбат ба арзиши K0Cd1 ба 1,53 баробар расид ва фарқ ҳамчун p < 0,05 гузориш шуд.

Қабати омилҳои транскрипсионии хоси навъи ҳуҷайра

Фаъол шудани омилҳое чун WRKY6, WRKY27, WRKY40 ва ERF109 дар ҳуҷайраҳои эпидермис ва кортекси наздик ба сатҳи реша дар шароити K1Cd1 аз ҷониби муаллифон бо тақвияти системаҳои муҳофизатӣ бар зидди фишори оксидативии ба Cd вобаста алоқаманд дониста шудааст. Ин таҳқиқот экспрессияи ин омилҳоро нишон медиҳад; то чӣ андоза суръати поксозии ROS бевосита аз ҷониби ин омилҳо афзудааст, ҷудогона чен нашудааст.

Барҷаста шудани MYB1, MYB54 ва MYB308 дар эндодерма ва NAC007, NAC073 ва NAC086 дар ксилема нишон медиҳад, ки муҳофизат байни қабатҳои ҳуҷайра тақсимоти вазифа дорад. Шабакаҳои NAC дар ксилема бо девори дуюмдараҷаи ҳуҷайра ва биосинтези лигнин ва селлюлоза алоқаманд дониста шудаанд.

Афзоиши махсуси MYB3, MYB48 ва MYB108 дар флоэма низ гузориш шудааст. Аммо муаллифон қайд мекунанд, ки то ҳол маълум нест ин омилҳои MYB-и хоси флоэма ба интиқоли дурмасофаи Cd ё сигнализатсия чӣ гуна таъсир мерасонанд ва ин масъала барои таҳқиқоти оянда саволи боз боқӣ мемонад.

Посухи рибосомавӣ ба стресс

Дар панҷ қабати дифференсиатсияшудаи ҳуҷайраҳои реша 116 гени RPL ва 87 гени RPS ба таври дифференсиалӣ экспрессия шудаанд. Дар шароити K0Cd1 экспрессияи умумии ин генҳо баландтар аст; фарқ махсусан дар кортекс ва ксилема намоён мебошад. Гузориш шудааст, ки дар кортекс барои 108 гени RPL ва 81 гени RPS тағйироти мутлақи fold change байни ду шароит аз 2 зиёд аст.

Таҳлили pseudotime-и ҳуҷайраҳои кортекс ду шохаи рушдро ошкор кард. Дар маҷмӯъ 3.480 гени вобаста ба шоха ба панҷ кластер ҷудо шуд; дар кластери 1 711 ва дар кластери 2 1.281 ген мавҷуд буд. Ин ду кластер якҷоя %57,2-и генҳои вобаста ба шохаро ташкил доданд. Ҳамаи генҳои RPL ва RPS дар кластери 2, ки бо коркарди иттилооти генетикӣ ва равандҳои ҳуҷайравӣ алоқаманд аст, ҷой гирифтанд.

Оё “Аз Нав Барномарезӣ Шудани Тақсимоти Энергия” Аз Ҷониби Калий Бевосита Чен Карда Шуд?

Не. Дар таҳқиқот истеҳсоли ATP, энергияи нафаскашӣ, буҷети энергия ё ҷараёни энергияи ҳуҷайравӣ бевосита чен нашудааст; тафсири “аз нав барномарезӣ шудани тақсимоти энергия” хулосаи транскрипсионӣ мебошад, ки ба арзёбии ҳамзамони пахш шудани генҳои сафедаҳои рибосомавӣ, ки ҳангоми норасоии K боло мераванд, дар шароити K-и кофӣ ва тақвияти барномаҳои девори ҳуҷайра ва муҳофизат асос ёфтааст.

Ин фарқ муҳим аст. Коҳиши экспрессияи RPL/RPS метавонад бо кам шудани талаботи захираҳои ҳуҷайравӣ барои биогенези рибосома мувофиқ бошад; аммо маълумоти экспрессияи ген худ аз худ нишон намедиҳад, ки чӣ миқдор масрафи энергия ба роҳи дигари метаболикӣ гузаронида шудааст. Аз ин рӯ, баёноте, ки таҳқиқот боэътимод дастгирӣ мекунад, ин аст, ки калий намунаи истифодаи захираҳои транскрипсиониро дар шароити фишори Cd тағйир медиҳад.

Механизми бисёрқабатаи пешниҳодкардаи таҳқиқот

1. Эпидермис ва кортекс: Бо калий шабакаҳои омилҳои транскрипсионии марбут ба посухҳои стресс ва антиоксидант фаъол мешаванд.
2. Эндодерма: Экспрессияи MYB1, MYB54 ва MYB308 ва генҳои марбут ба биосинтези лигнин/суберин боло меравад.
3. Рахи Каспарӣ ва ламеллаҳои суберин: Далелҳои гистохимиявӣ ва ултрасохторӣ нишон медиҳанд, ки монеаи эндодермалӣ тақвият ёфтааст.
4. Ксилема: Барномаҳои девори дуюмдараҷаи ҳуҷайра, ки бо NAC007/NAC073/NAC086 алоқаманданд, барҷаста мешаванд.
5. Барномаи рибосомавӣ: Бисёр генҳои RPL/RPS, ки дар K0Cd1 баланданд, дар шароити K1Cd1 экспрессияи пасттар нишон медиҳанд.
6. Тафсири умумӣ: Муаллифон ин қабатҳоро якҷоя ҳамчун модели ҳамоҳангшудаи муҳофизатӣ тафсир мекунанд, ки интиқоли Cd-ро аз реша ба низоми рагӣ ва узвҳои болоӣ маҳдуд мекунад.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Парвариши растанӣ ва коркардҳо

Дар таҳқиқот Nan88 истифода шуд, ки дар таҳқиқоти қаблӣ ҳамчун навъи камҷамъкунандаи Cd муайян шуда буд. Аз як растании модарӣ пораҳои пояи дорои ду банд ва барг гирифта шуда, барги поёнӣ хориҷ ва банди поёнӣ ба оби деионизатсияшуда ғӯтонда шуд. Пас аз се рӯзи решабандӣ, ниҳолҳо ба шароити K0Cd1 ё K1Cd1 гузаронида шуданд.

Шароити утоқи парвариш:

• Фотопериод: 16 соат,
• ҳарорати рӯз/шаб: 28/22°C,
• шиддати рӯшноӣ: 150 µmol·m⁻²·s⁻¹,
• намии нисбӣ: %60–70,
• басомади навсозии маҳлули ғизоӣ: ҳар 3 рӯз,
• pH-и маҳлул: 6,0.

Ҷудокунии ҳастаҳо

Пас аз як ҳафтаи коркард қисми 0,5–3,0 cm-и нӯги реша гирифта шуд. Бофта дар нитрогени моеъ майда карда шуда, бо буфери ҷудокунии ҳаста коркард шуд, ки %5 Dextran T40, 0,4 M сахароза, 10 mM MgCl₂, 1 mM DTT, 2 U/µL ингибитори RNaz, %0,1 Triton X-100 ва 100 mM Tris-HCl дошт.

Сентрифугаи аввал дар 300 ×g барои 1 дақиқа ва сентрифугаи дуюм дар 2.000 ×g барои 5 дақиқа анҷом дода шуд. Намунаҳо аз филтрҳои ҳуҷайравии 70 ва 40 µm гузаронида шуданд; ҳастаҳо дар буфери шустани дорои PBS/BSA/ингибитори RNaz суспензия карда шуданд. Ҳадафи ибтидоӣ 1.000–2.000 ҳаста/µL ва пас аз ҷудокунии ҳастаҳо бо фаъолсозии флуорессенсӣ тақрибан 1.000 ҳаста/µL нишон дода шудааст.

Китобхонаи SnRNA-seq ва секвениронӣ

Ҳастаҳои алоҳида, доначаҳои гелии штрихкоддор ва ферментҳо дар дохили микрокатраҳо ба сохторҳои GEM ворид карда шуданд. Ҳангоми транскрипсияи баръакс идентификаторҳои молекулавии нодири 10-базаӣ ва штрихкодҳои ҳуҷайравии 16-базаӣ ба cDNA илова карда шуданд. Китобхона бо Chromium Next GEM Single Cell 3' Reagent Kits v3.1 омода ва бо истифода аз Illumina NovaSeq X Plus, PE150 секвениронӣ карда шуд.

Назорати сифати биоинформатикӣ ва кластербандӣ

Маълумоти хоми SnRNA-seq бо Cell Ranger 8.0.0 коркард ва ба референси I. trifida v3 ҳамоҳанг карда шуд. Матритсаи экспрессия дар муҳити R бо Seurat 5.1.0 таҳлил карда шуд.

Ҳастаҳои пастсифат бо меъёрҳои зерин хориҷ карда шуданд:

• штрихкод ба таври ягона ба як ҳуҷайра мувофиқ набошад,
• шумораи генҳо ба ҳар ҳаста аз 410 кам ё аз 4.600 зиёд бошад,
• шумораи UMI ба ҳар ҳаста аз 12.000 зиёд бошад.

Дар маълумоти нормализатсияшудаи экспрессия таҳлили компонентҳои асосӣ анҷом дода шуд; таъсири партия бо Harmony ислоҳ ва кластерҳо бо истифода аз UMAP дар ду андоза нишон дода шуданд.

Меъёрҳои генҳои маркерӣ ва DEG

Барои муайян кардани генҳои маркерии боло танзимшуда дар кластерҳои ҳуҷайра санҷиши Wilcoxon rank-sum истифода шуд. Барои гени номзади маркерӣ шартҳои экспрессия дар зиёда аз %25-и ҳастаҳои кластери ҳадаф, fold change ≥ 1,28 ва p ≤ 0,01 талаб карда шуданд.

Барои генҳои дифференсиалӣ байни ду коркарди K:

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

ҳадҳо истифода шуданд. Барои тафсири функсионалӣ таҳлилҳои ғанисозии GO ва KEGG истифода гардиданд.

Таҳлили pseudotime

Траекторияҳои рушди ҳуҷайраҳои кортекс бо истифода аз Monocle 2 таҳқиқ шуданд. Таҳлил ду шохаи асосии рушдро нишон дод ва тақсимоти гуногуни генҳои маркерӣ, аз ҷумла DIR23, вобаста ба шохаҳо гузориш шуд.

WGCNA

Аз маҷмӯи DEG-ҳои муайяншуда дар нӯҳ навъи ҳуҷайра шабакаи WGCNA сохта шуд. Параметрҳои асосии истифодашуда Power = 8, minModuleSize = 50, mergeCutHeight = 0,2 ва unsigned TOM буданд. Бо истифода аз пайвастагии дохилимодулӣ K.in ва арзишҳои module membership номзадҳои hub-ген арзёбӣ ва шабакаҳо бо Cytoscape 3.10.3 визуалӣ карда шуданд.

Гистохимияи лигнин ва таҳлили метаболитҳо

Дар охири коркарди якҳафтаина буришҳои дар масофаи 6,5–8,5 cm аз нӯги реша ҷойгирбуда бо %1 KMnO₄, %36 HCl ва %29 NH₄OH коркард шуда, бо микроскопи Olympus BX53 санҷида шуданд.

Барои таҳлили метаболитҳо решаҳои дар рӯзи 18-уми коркард гирифташуда лиофилизатсия ва майда карда шуданд; 50 mg хока бо 1,2 mL омехтаи сарди %70 метанол/об экстраксия шуд. Экстрактҳо бо низоми ExionLC AD UPLC ва ESI-triple quadrupole-linear ion trap QTRAP MS таҳлил шуданд. Барои ҷудокунӣ колонаи Agilent SB-C18, 1,8 µm, 2,1 × 100 mm истифода шуд; суръати ҷараёни фазаи ҳаракаткунанда 0,35 mL/дақиқа ва ҳаҷми тазриқ 2,0 µL нишон дода шудааст.

Таҳлили рахи Каспарӣ ва суберин

Намунаҳои дар масофаи 4–5 mm ва 9–10 mm аз нӯги реша бо %2,5 глутаральдегид собит, дар қатрони эпоксидӣ ҷойгир ва бо ултрамикротоми Leica EM UC7 буришҳои ултратуники 100 nm омода карда шуданд. Буришҳо бо уранил ацетат, цитрати сурб ва %5 KMnO₄ ранг карда шуда, бо микроскопи электронии трансмиссионии Hitachi H-7650 тасвирбардорӣ шуданд.

Барои муайян кардани лигнин дар рахи Каспарӣ ба буришҳои минтақаи 9–10 mm %2 phloroglucinol-HCl истифода шуд. Суберин бо %0,01 Fluorol Yellow 088 ранг карда шуда, дар микроскопи Olympus BX53 бо экспозитсияи 0,5 сония тасвирбардорӣ шуд. Барои миқдорисозии тасвир ImageJ 1.54k ва барои санҷиши фарқҳои байни ду коркард t-тести намунаҳои мустақил истифода гардид.

Натиҷаҳои асосии миқдорӣ

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот мустақиман дастгирӣ мекунад

• Мавҷудияти калий дар ҳуҷайраҳои решаи зери фишори Cd тағйироти васеи транскрипсионии хоси навъи ҳуҷайраро ба вуҷуд овард.
• Дар эндодерма шабакаҳои генҳои вобаста ба биосинтези лигнин ва суберин дар шароити K1Cd1 тақвият ёфтанд.
• Нишондодҳои сохторӣ/гистохимиявии рахи Каспарӣ ва ҷамъшавии суберин бо истифодаи K зиёд шуданд.
• Профили метаболитҳои марбут ба биосинтези лигнин байни K0Cd1 ва K1Cd1 ба таври назаррас тағйир ёфт.
• Экспрессияи баланди генҳои RPL ва RPS дар шароити Cd ҳангоми мавҷудияти кофии K умуман коҳиш ёфт.
• Эпидермис, кортекс, эндодерма, флоэма ва ксилема як посухи молекулавӣ надоданд; оилаҳои гуногуни омилҳои транскрипсионӣ ва вазифаҳои ҳуҷайравӣ барҷаста шуданд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот худ аз худ дастгирӣ намекунад

• Ин таҷриба нишон намедиҳад, ки консентратсияи Cd дар гурӯҳи K1Cd1 дақиқ чанд фоиз коҳиш ёфтааст; дар усулҳои ин таҳқиқот миқдорисозии мустақими Cd дар бофта гузориш нашудааст.
• Тағйироти экспрессияи генҳо худ аз худ исбот намекунад, ки омилҳои MYB ё NAC генҳои ҳадафи марбутаро бевосита ва сабабӣ идора мекунанд.
• Пахш шудани RPL/RPS ченкунии миқдории интиқоли мустақими ATP ё ҷараёни энергия ба роҳҳои муҳофизатӣ нест.
• Натиҷаҳои утоқи парвариши назоратшаванда худ аз худ самаранокиро дар шароити саҳро исбот намекунанд.
• Нишон дода нашудааст, ки посухи дар навъи Nan88 мушоҳидашуда дар ҳамаи генотипҳои картошкаи ширин бо ҳамон андоза рух медиҳад.
• Нақши механизмии MYB3, MYB48 ва MYB108-и хоси флоэма дар интиқоли дурмасофаи Cd аз ҷониби ин таҳқиқот ҳал нашудааст.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

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

Муаллифон ва тартиб: Huiling Fu; Baifei Huang; Yingying Huang; Zhipeng Chen; Chuang Shen; Pan Cao; Qiong Liao; Junliang Xin.

Муаллифони масъул: Baifei Huang ва Junliang Xin.

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

Платформа: SSRN.

Сабти SSRN: abstract=7358620.

DOI: Дар preprint-и боршуда DOI гузориш нашудааст.

Маҷалла / ҷилд / шумора: Дар версияи боршуда маълумот дар бораи маҷаллаи рецензияшуда, ҷилд ё шумора дода нашудааст.

Ҳолати рецензия: Preprint; ҳуҷҷат ба таври возеҳ қайд мекунад, ки аз рецензияи ҳамтоён нагузаштааст.

Иҷозатнома: Дар версияи боршуда иҷозатномаи ошкори Creative Commons ё иҷозатномаи монанди он барои истифодаи такрорӣ нишон дода нашудааст.

Дастрасии маълумот: Гузориш шудааст, ки маълумоти хом дар China National Center for Bioinformation, Chinese Academy of Sciences бо рамзи GSA: CRA031773 нигоҳдорӣ мешавад.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор кардаанд, ки манфиати молиявии маълум ё муносибати шахсие, ки метавонад ба таҳқиқот таъсир расонад, вуҷуд надорад.

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот аз ҷониби 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) ва Hengyang Science and Technology Innovation Plan Project (202330046395) дастгирӣ шудааст.

Саҳми муаллифон: Baifei Huang, Huiling Fu ва Junliang Xin таҳқиқотро банақшагирӣ ва тарҳрезӣ карданд. Zhipeng Chen, Pan Cao ва Qiong Liao маълумот ҷамъоварӣ карданд. Huiling Fu, Yingying Huang ва Chuang Shen маълумотро таҳлил ва расмҳоро омода карданд. Huiling Fu, Junliang Xin ва Baifei Huang мақоларо навиштанд ва таҳрир карданд.

Маҳдудиятҳои асосии методологӣ: Таҳқиқот ба як навъи картошкаи ширини кам-Cd дар шароити парвариши назоратшаванда асос ёфтааст. Дар матни мавҷуда сохтори такрори биологӣ барои SnRNA-seq ба таври муфассал шарҳ дода нашудааст. Қисми муҳими шабакаҳои молекулавӣ ба коррелятсияи экспрессия ва вазифаҳои генҳои маълум дар адабиёт асос меёбад. Азбаски консентратсияи мустақими Cd ё ҷараёни Cd чен карда нашудааст, марҳилаи охирини занҷири механизмӣ байни тақвияти монеаи эндодермалӣ ва коҳиши гирифтани Cd дар ин таҷриба бевосита миқдорӣ муайян нашудааст. Ба ҳамин монанд, “аз нав тақсим шудани энергия” тафсири транскриптомӣ мебошад ва ба ченкунии мустақими мубодилаи энергия асос намеёбад.

Ёддошти визуалӣ дар дохили манбаъ: Дар шарҳи панелҳои K/L-и Расми 8 байни матн ва тасвир номувофиқии баръакс ба назар мерасад; матни натиҷаи асосӣ ва меҳварҳои панел дастгирӣ мекунанд, ки афзоиши 1,53 баробари флуорессенсияи суберин ба панели L марбут аст. Нишонаи “Protoplasts Enzyme” дар Расми 1A низ аз нигоҳи истилоҳӣ бо протоколи ҷудокунии ҳаста/FANS, ки дар мавод ва усулҳо тавсиф шудааст, номувофиқ менамояд. Ин нуқтаҳо пинҳонӣ ислоҳ нашуда, ҳамчун номуайянии манбаъ нигоҳ дошта шудаанд.

Ҳолати формула: Дар таҳқиқот муодилаи марказии математикӣ, ки усул ё натиҷаҳои асосиро ифода кунад, вуҷуд надорад; бинобар ин формулае, ки дар манбаъ нест, ба мақолаи Verianla илова нашудааст.