Food Energy Secur農科院作物所：NMT發現E3泛素連接酶基因TaPUB15增強了水稻在鹽脅迫下排鈉保鉀的能力

基本信息

主題：NMT發現E3泛素連接酶基因TaPUB15增強了水稻在鹽脅迫下排鈉保鉀的能力

期刊：Food and Energy Security

影響因子：5.242

研究使用平臺：NMT植物耐鹽創新平臺

標題：TaPUB15, a U-Box E3 ubiquitin ligase gene from wheat, enhances salt tolerance in rice

作者：中國農業科學院作物研究所景蕊蓮、毛新國、李巧茹

檢測離子/分子指標

Na⁺、K⁺

檢測樣品

2周齡水稻幼苗（轉基因、WT）根分生區（距根尖100 μm根表上的點）

植物U-box（PUB）E3泛素連接酶在對環境脅迫和激素信號的響應中起著至關重要的作用，但在小麥（Triticum aestivum L.）中對其了解甚少。我們鑒定了一個U-box E3泛素連接酶基因TaPUB15，它在小麥栽培品種中是保守的。TaPUB15在多種組織中表達，且根部的表達量遠高于其他組織。鹽、脫落酸、4℃和聚乙二醇（PEG）誘導TaPUB15的轉錄。TaPUB15-D的過表達使轉基因水稻的耐鹽性得到改善，同時轉基因水稻的根也增多。離子通量測定表明，轉基因水稻植株的耐鹽性得到改善，在鹽度脅迫下保持較低的Na⁺/K⁺比值。基因表達測定表明，相對于野生型，轉基因水稻中一些鹽脅相關基因顯著上調。轉基因水稻的這些結果也在轉基因擬南芥中得到了驗證。我們的數據表明，TaPUB15在提高作物植物的耐鹽性方面起著至關重要的作用，是未來促進耐鹽小麥育種的寶貴基因資源。

離子/分子流實驗處理

100 mM NaCl處理1 h

圖1. 轉基因水稻在鹽脅迫下Na⁺和K⁺的流速變化情況

其他實驗結果

• 3個TaPUB15同源基因均高度保守。

• TaPUB15-D定位在細胞核和細胞質中。

• TaPUB15在幼苗根系表達量最高，其次是幼苗葉片、抽穗期根系和萌發期和幼苗期的根基部。在抽穗的節、莖和旗葉中表達量最低。

• 在250 mM NaCl、50 μM ABA和4°C低溫處理下，TaPUB15被強烈激活，但在16.1% PEG處理下TaPUB15被激活程度較低。

• TaPUB15-D過表達導致轉基因水稻的根更長、更多。

• TaPUB15-D在水稻中的過表達增強了其耐鹽性。

• 轉基因株系中OsP5CS1的轉錄水平與WT相比增加了近4倍。鉀轉運基因OsHKT1;1的表達被鹽脅迫顯著誘導。

• TaPUB15-D的過表達減少了Na⁺的積累，使水稻轉基因株系在鹽堿條件下保持相對較低的Na⁺/K⁺比值。

• TaPUB15-D的過表達增強了轉基因擬南芥的耐鹽性。