聯盟澳洲專家S Shabala：HKT1;5通過調節Na+/K+穩態傳遞Ca2+信號促植物耐鹽

基本信息

主題：HKT1;5通過調節Na⁺/K⁺穩態傳遞Ca²⁺信號促植物耐鹽

期刊：International Journal of Molecular Sciences

影響因子：4.556

標題：Changes in Expression Level of OsHKT1;5 Alters Activity of Membrane Transporters Involved in K⁺ and Ca²⁺ Acquisition and Homeostasis in Salinized Rice Roots

作者：Sergey Shabala（塔斯馬尼亞大學、佛山科學技術學院）、Mohammad Alnayef（塔斯馬尼亞大學）

檢測離子/分子指標

K⁺、Ca²⁺、Na⁺

檢測樣品

水稻及其近等基因系SKC1（NIL- SKC1）根伸長區（距根尖頂端1.2 mm根表上的點）、成熟區（距根尖頂端15 mm根表上的點）、木質部薄壁細胞

有報道稱OsHKT1;5基因是水稻耐鹽的關鍵決定因素。該基因由SKC1基因座攜帶，其作用歸因于木質部Na⁺的卸載。但是沒有直接的證據能證明這個觀點。此外，SKC1在向地上部分裝載和運輸K⁺方面還有待解釋。本研究采用非損傷微測技術（MIFE）比較了野生型（WT）和NIL（SKC1）植物根木質部薄壁細胞Na⁺的吸收動力學。研究數據表明，在WT中觀察到Na⁺的重吸收，而在NIL（SKC1）中沒有該現象，從而研究質疑了HKT1;5作為轉運體在木質部直接清除Na⁺中的功能作用。相反，HKT1;5表達水平的改變了水稻表皮和中柱中K⁺和Ca²⁺吸收及穩態相關的膜轉運蛋白的活性，從而解釋了觀察到的表型。本研究的結論是，HKT1;5在植物耐鹽性中的作用不能僅僅歸因于降低木質部汁液中Na⁺的濃度，而是觸發了在脅迫條件下參與維持植物離子穩態和信號傳遞的其他轉運蛋白活性的復雜反饋調節。

離子/分子流實驗處理

80 mM NaCl或10 mM H₂O₂實時處理

研究采用非損傷微測技術（MIFE），測定了NIL（SKC1）水稻木質部薄壁組織的Na⁺流速。當向WT植株根中柱施加80 mM NaCl（模擬木質部汁液Na⁺濃度的增加）時，可測出強烈而持續的Na⁺吸收（圖1A, C）。從功能上講，這種吸收與根系木質部（通過HKT1;5或其他轉運系統）對Na⁺的重吸收是一致的。然而，在NIL（SKC1）中，這種吸收是不存在的。相反，KD株系的木質部薄壁細胞對Na⁺的吸收甚至比WT系略高（圖1A, C）。

然后研究檢測了NaCl處理對K⁺跨根木質部薄壁細胞質膜轉運的影響（圖1B, D），結果發現NaCl處理會導致三個株系都產生一個瞬時的K⁺外排。從功能上看，在植物體內，這相當于NaCl誘導的K⁺向蒸騰流中的裝載。K⁺外排速率的大小為NIL（SKC1）>WT>KD。

2

3

4

5