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盐胁迫是影响作物生长和产量的一个重要因素。水稻对土壤中的盐分尤其是NaCl相当敏感。和其它重要的农艺性状一样,植物的耐盐性是由多个数量性状基因(QTL)控制的复杂性状。为了了解水稻耐盐及钾、钠离子平衡的分子机理,我们从耐盐水稻品种Nona Bokra中克隆了在盐胁迫时维持地上部钾离子浓度的主效QTL-SKC1。SKC1编码一个HKT家族的钠离子转运蛋白(OsHKT8)。将Nona Bokra的SKC1基因(NSKC1)通过遗传转化导入另一个感盐的粳稻品种中花11中。在140 mM NaCl处理后,转基因植株的地上部钾离子浓度显著高于转空质粒的中花11。遗传互补实验证明了SKC1的克隆是正确的。为了确定SKC1的表达模式,我们将由SKC1启动子区控制的β-葡萄糖苷酸酶基因(GUS)转化水稻中花11,检测了转基因植株中GUS表达的部位。SKC1特异性地在水稻地上部及根部的木质部导管周围的薄壁细胞中表达,这表明SKC1的功能与控制钾、钠离子在地上部及根部之间的长距离运输有关。在两个亲本的SKC1蛋白NSKC1和KSKC1(越光)之间有4个氨基酸的替换,而且电生理实验表明NSKC1的钠离子转运活性比KSKC1高。为分析两个亲本的SKC1蛋白定位到爪蟾卵母细胞膜的能力是否存在差异,分别将NSKC1和KSKC1与GFP融合表达。转化两种融合蛋白的爪蟾卵母细胞膜上绿色荧光强度相同,说明NSKC1和KSKC1定位在爪蟾卵母细胞膜上的数量相同,钠离子运输活性的差异是由两者蛋白质序列中四个氨基酸的差别导致的。与KSKC1相比,盐胁迫时NSKC1从木质部中卸载更多的Na+,使苗期的耐盐性增强。我们的研究证明,SKC1是盐胁迫时水稻中维持地上部钾离子浓度的关键因素,有助于提高作物的耐盐性。已知在粳稻品种日本晴的基因组中存在7个编码有功能蛋白的OsHKT基因。除了SKC1/OsHKT8,我们还用启动子融合GUS基因的方法分析了Nona Bokra中的其它6个OsHKT基因的表达模式。它们在水稻的根、茎、叶、穗等多个组织中表达,但是表达模式不完全相同。这些结果将为它们的功能研究提供帮助。