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水稻OsAKT2的钾吸收功能及其在地上部分K+回流中的潜在作用

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[目的]研究水稻钾通道OsAKT2的基本功能和调控特征,揭示其在地上部K+回流中的潜在作用.[方法]通过构建系统进化树和关键氨基酸区域序列比对,对不同物种来源的Shaker类钾离子通道基因进行了同源性分析;利用蛙卵电生理技术,研究水稻OsAKT2的膜电位敏感性及其对钾离子的吸收特征、离子选择性和对钾通道抑制剂的响应变化;并利用实时荧光定量PCR技术,探究了水稻OsAKT2的表达与钾浓度、铵转运及胁迫处理间的相互关系.[结果]OsAKT2与AtAKT2等典型通道高度同源(56％),属于AKT2类弱电压依赖—双向整流型钾离子通道.OsAKT2所介导的K+转运过程,与典型该类通道表现出不同的性质,主要体现在以介导K+的吸收为主,缺失了AKT2通道标志性的K+外排活性,且其K+吸收过程转变为明显的电压依赖性.OsAKT2对K+吸收Km值为43?mmol/L,是一典型的低亲和钾离子通道(>1?mmol/L);与典型Shaker通道相比,钾通道抑制剂Ba2+对OsAKT2的K+吸收活性的抑制效率(<78％)较低,而且表现出一定程度的NH4+通透性(约占K+的22％).进一步模拟田间种植水稻可能遇到的胁迫环境,发现水稻地上部OsAKT2基因的表达丰度在缺铵、缺钾及山梨醇处理下显著提高,且表现出一定的避光性(黑暗中基因表达水平较高).[结论]水稻OsAKT2能够提高植物K+吸收能力,或将有助于增强其在地上部K+回流和再利用中的功能,且对水稻体内氮素营养吸收转运具有潜在的贡献.
The function of OsAKT2 in K+ uptake and the aboveground K+ reflux of rice

黄亚楠、李俊林、苏彦华

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中国科学院南京土壤研究所/土壤与农业可持续发展国家重点实验室,江苏南京 210008

中国科学院大学,北京 100049

山东省蚕业研究所,山东烟台 264002

水稻 OsAKT2 电生理 功能特异性 铵转运

国家重点研发专项国家自然科学基金国家转基因植物研发专项

2016YFD0100700316722302009ZX08009-129B

2022

10.11674/zwyf.2021565

植物营养与肥料学报
中国植物营养与肥料学会

植物营养与肥料学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：2.331
ISSN：1008-505X
年,卷(期)：2022.28(7)
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