水稻鈉離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白OsHKT2;4的功能分析.pdf

1、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文水稻鈉離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白OsHKT2;4的功能分析姓名：吳延壽申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：植物營養(yǎng)學(xué)指導(dǎo)教師：徐國華20081201水稻鈉離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白O s H K T 2 ；4 的功能分析運(yùn)蛋白O s H K T 2 ；1 的表達(dá)在根系和葉片中是受高N a 抑制的，但又受饑餓誘導(dǎo)。其他5 個K ／N a 轉(zhuǎn)運(yùn)基因O s H K T l j J 、O s H K T l i 2 、O s H K T 2 ；3 、O s N

2、 H X l 和O s S O S l的表達(dá)不受任何處理的影響，且其中的3 個H K T 基因都只表達(dá)在地上部。這些結(jié)果表明O s H K T 2 ；1 和O s H A K l 在鉀鈉交互作用下水稻體內(nèi)K f N a 吸收和運(yùn)輸上起著重要的調(diào)控作用．H K T 家族基因的多數(shù)均在根系不表達(dá)，而且較為特殊的是O s H K T 2 ；3 和H K T家族的另外一個成員O s H K T 2 ；4 無論在開放閱讀框還是在啟動子上都達(dá)到了9

3、 5 ％的同源性，O s H K T 2 ；3 只是在3 ’端非翻譯區(qū)有著3 0b p 的差異，所以在上述的基因表達(dá)中，無法設(shè)計(jì)特異性的引物去檢測O s H K T 2 ；4 的表達(dá)情況．鑒于此，利用O s H K T 2 ；4 基因的突變體來詳細(xì)研究這個僅在地上部表達(dá)的基因功能。為揭示H K T 家族成員的基因功能，從日本國家農(nóng)業(yè)研究院引進(jìn)水稻( 日本晴) O s H K T 2 ；4 的T O S l 7 插入突變體的兩個株系( T

4、 O S l 7 分別插入到該基因編碼區(qū)的兩個不同位點(diǎn)) ，用P C R 策略在基因組水平上鑒定并篩選了其中的純合突變體o s h k t 2 ；4 ．J 和o s h l a 2 ；4 ．2 ，并在轉(zhuǎn)錄水平上驗(yàn)證了其基因表達(dá)的缺失．運(yùn)用o s h k t 2 ；4 突變體與野生型水稻( W T ) 進(jìn)行低鹽和高鹽處理的生理試驗(yàn)，突變體和W T 在發(fā)芽1 5 d 后用2 m M N a C I 處理培養(yǎng)1 5 d 結(jié)果表明，O s H

5、K T 2 ；4 基因的缺失導(dǎo)致水稻根系生長顯著受阻，而其體內(nèi)地上部和根系的N a 含量較w T 顯著增加，并在突變體葉片中檢測到與O s H K T 2 ；4 高度同源( 9 5 ．7 ％) 的基因O s H K T 2 ；3表達(dá)增強(qiáng)；突變體和W T 用正常營養(yǎng)液壯苗3 0 d 后添加1 0 0 m M N a C l 并K 饑餓處理3d 結(jié)果顯示，o s h k t 2 ；4 ．』和o s h k t 2 ；4 ．2 突變體均表現(xiàn)出

6、明顯的抗鹽特性，生長良好且能顯著降低水稻整體組織水平的N a 的累積。通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法轉(zhuǎn)化O s H K T 2 ；3 和O s H K T 2 ；4 兩高同源基因的啟動子研究其體內(nèi)表達(dá)模式表明：O s H K T 2 ；3 和O s H K T 2 ；4 均在地上部微管組織和氣孔保衛(wèi)細(xì)胞特異性表達(dá)，而在根系不表達(dá)，結(jié)合兩基因的啟動子和開放閱讀框的生物信息學(xué)分析，推測O s H K T 2 ；3 和O s H K T 2 ；4 可能在水

7、稻體內(nèi)行使類似的但不能完全互補(bǔ)的生理功能。為探索O s H K T 2 ；4 在調(diào)控氣孔保衛(wèi)細(xì)胞運(yùn)動上的作用，利用、胛和O s H K T 2 ；4 兩個缺失突變體進(jìn)行了光合生理比較，采用了正常營養(yǎng)液培養(yǎng)W T 和o s h k t 2 ；4 突變體水稻7 8 d 測定了1d 中的凈光合速率，氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，結(jié)果顯示三者數(shù)值在中午時均呈現(xiàn)W T < o s h l a 2 ；4 ；用正常營養(yǎng)液培養(yǎng)7 5d后，用1 0 0m M