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    我会章文华理事长课题组揭示钾离子通道在水稻耐盐性和产量调控中的重要功能
    发布时间:2021-5-21 17:27:54  浏览次数:

    我会章文华理事长课题组揭示钾离子通道在水稻耐盐性和产量调控中的重要功能

    近日,我会理事长、南京农业大学章文华教授课题组在Plant Cell and Environment在线发表了题为“Rice Shaker potassium channel OsAKT2 positively regulates salt tolerance and grain yield by mediating K+ redistribution的研究论文。该研究表明Shaker家族钾离子通道蛋白OsAKT2介导的钾离子再分配有助于维持Na+/K+稳态和抑制根系Na+的吸收,从而正调控水稻耐盐性和籽粒产量。

    前期全基因组关联研究发现,弱整流型离子通道OsAKT2是水稻响应盐胁迫的候选基因之一。本研究功能鉴定分析显示,osakt2 T-DNA插入突变体以及利用CRISPR/Cas9技术构建的OsAKT2功能缺失突变体均对盐胁迫表现出超敏表型(图1)。通过在酵母菌株和爪蟾卵母细胞中表达OsAKT2发现,OsAKT2能够介导酵母对K+的吸收,并提高了酵母细胞的耐盐性,而对Na+无可渗透性。表达模式及定位分析表明,OsAKT2是在韧皮部特异高量表达的K+通道蛋白。

    1. OsAKT2 CRISPR株系的表型分析

    为阐明OsAKT2在水稻盐胁迫耐受性中的功能,NaCl处理后发现,OsAKT2功能缺失突变体根系和茎部Na+含量显著高于WT,根系K+积累量明显降低,而茎部K+含量则显著升高,表明OsAKT2可能介导K+从茎到根的再分配。此外,突变体Na+/K+比率显著高于WT,表明OsAKT2功能缺失扰乱了盐胁迫下的Na+/K+稳态。进一步利用微束X射线荧光(μ-XRF)分析以及对木质部/韧皮部汁液中的Na+/K+浓度测定发现,OsAKT2缺陷降低了K+从茎到根的再分配,增加了Na+从根到茎的转运,表明OsAKT2K+的韧皮部装载和从茎到根的再分配中起重要作用。

    另外,OsAKT2还能够介导K+从成熟叶到幼叶的转运。与WT相反,osakt2老叶中积累的蔗糖显著高于幼叶,表明OsAKT2可能影响蔗糖从老叶到新叶的转运。值得注意的是,OsAKT2功能缺失突变体籽粒较WT更加细长,粒重和产量显著降低(图2

    2. OsAKT2缺陷影响蔗糖分配以及粒形和产量  

    综上,该研究为K+转运蛋白在盐胁迫耐受性中的功能提供了新见解,并揭示了盐胁迫下茎和根系之间协调关系的重要性。

                 3. OsAKT2在水稻耐盐性中的功能示意图

     


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