小麥低親和性陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因LCT1的定位、表達(dá)及功能研究.pdf

1、土壤鹽漬化和次生鹽漬化是世界范圍內(nèi)日益嚴(yán)重的問題，可引起多種作物的減產(chǎn)，是制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸之一。鹽漬化土壤中主要含有較高濃度的氯化鈉，其水解電離產(chǎn)生的Na+對作物的生長有強(qiáng)烈的抑制作用。研究Na+相關(guān)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對植物抗鹽有非常重要的意義。小麥?zhǔn)鞘澜缟现匾募Z食作物之一，也是我國主要的糧食作物，提高小麥的耐鹽性，培育耐鹽小麥新品種對保證我國的糧食生產(chǎn)，可持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)有著深遠(yuǎn)的意義。 Schachtman等人利用K+吸收缺陷

2、型酵母進(jìn)行功能互補(bǔ)實驗，從小麥根cDNA文庫中篩選到與Na+吸收有關(guān)的離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因HKIT1(high-affivfity k+transporter)和LCT1(low-affinity cation transpoter)。目前對HKT1的研究較多，對LCT1的報道較少。LCT1的二級結(jié)構(gòu)顯示，其包含9個跨膜區(qū)域以及2個富含Pro、Ser、Thr及Glu序列的親水氨基酸末端PEST序列。LCT1主要在小麥根部和葉片表達(dá)。LCT1

3、的異源表達(dá)結(jié)果表明：可跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)多種陽離子，有一定的非選擇性。例如不僅能轉(zhuǎn)運(yùn)K+，而且還能轉(zhuǎn)運(yùn)Na+、Rb+、Cd2+和Ca2+，對Na+和Rb+為低親和吸收。LCT1基因有可能是小麥Na+吸收的重要途徑之一，研究LCTl基因的表達(dá)模式和功能，對實現(xiàn)小麥和其它作物的抗鹽具有重要的意義。 本研究對LCT1基因進(jìn)行了染色體定位，以中國春小麥缺體四體系和雙端體系的基因組DNA為模板，采用LCT1基因的特異引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增，最終確定LC

4、T1基因定位在中國春小麥的1B染色體的長臂上。為了研究LCT1基因的功能和表達(dá)，我們根據(jù)本實驗室已經(jīng)得到的LCT1基因組序列，利用熱不對稱交錯PCR(rhermal Asymmetric Interlaced PCR，簡稱TAIL-PCR)的方法克隆小麥LCT1基因的啟動子，目前雖然僅得到263bp的核心序列，但分析發(fā)現(xiàn)含有啟動子的重要元件，如TATA box，MBS，HSE，G-box等。從本實驗室已經(jīng)克隆的中國春小麥LCT1全長cD

5、NA pool中，發(fā)現(xiàn)了一種缺少115bp(可能為其內(nèi)含子)的LCT1剪接變異體序列(命名為LCT1-2)。為了研究LCT1基因的這兩種cDNA序列在功能上的差異，分別構(gòu)建了酵母表達(dá)載體和植物表達(dá)載體，我們將其轉(zhuǎn)化酵母Na+-extruding ATPase突變體G19(由于編碼質(zhì)膜Na+-extruding ATPase的基因ENA1-ENA4被破壞，因而G19對Na+的敏感性提高)和擬南芥。酵母表達(dá)實驗結(jié)果表明，在含NaC1的培養(yǎng)基