第202期-ABA合成关键基因AtLOS5激活Na/H 反向转运体促玉米耐盐

       研究使用设备

       脱落酸（ABA）是植物体内重要的细胞信号，是抗逆性的关键。AtLOS5编码的钼辅因子硫酶是ABA生物合成途径中的关键调节器。

       2016年1月，中国农业大学张明才课题组在Journal of Experimental Botany杂志上发表了题为“Increased abscisic acid levels in transgenic maize overexpressing AtLOS5 mediated root ion fluxes and leaf water status under salt stress”的研究论文。他们探究了ABA合成过程中的关键基因AtLOS5在玉米耐盐胁迫中的作用。

       研究发现，AtLOS5过表达明显上调了ZmVp14-2、ZmAO和ZmMOCO的表达，诱导了ZmNHX1、ZmCBL4和ZmCIPK16的表达，醛氧化酶活性增加，有助于盐胁迫时转基因玉米中ABA积累，抵抗盐胁迫。

       研究利用了基于非损伤微测技术（Non-invasive Micro-test Technology, NMT）的旭月NMT逆境研究工作站，检测转基因玉米在100 mM NaCl以及离子转运抑制剂处理后，其根尖K+、Na⁺和H⁺流。

       结果表明：AtLOS5过表达能够促进根部Na⁺外排、H⁺吸收，减少K⁺外排，从而维持胞内较高的K⁺/Na⁺比。

     

图注：转基因玉米根部Na⁺流检测图

图注：野生型及过表达型玉米根系Na⁺流测定

       为了验证上述实验结果，研究人员分别使用阿米洛利（Na⁺/H⁺逆向转运抑制剂）、钒酸钠（质膜H+-ATPase抑制剂）以及TEA（K⁺通道阻断剂），处理盐胁迫后的玉米根。

       结果显示，阿米洛利或钒酸钠处理后，显著促进根部K⁺外排，减少Na⁺外排和H⁺吸收；TEA处理能够抑制K⁺外排。

图注：经钒酸钠和阿米洛利处理后，野生型及过表达型玉米根系Na⁺流测定

       除了测定离子流，研究还通过原子吸收分光光度法测定样品的Na⁺、K⁺含量，发现盐胁迫时，AtLOS5过表达明显促进K+积累、减少Na⁺积累，K⁺/Na⁺比增加。

       将Na⁺、K⁺含量结合上述离子流数据共同验证了ABA合成关键基因AtLOS5提升玉米耐盐能力的机理——激活根部质膜Na⁺/H⁺逆向转运体，激活跨膜K⁺通道，排Na⁺保K⁺，维持植物体内的K⁺-Na⁺平衡。

 

注：SIET、MIFE、SVET、SPET等技术名称，已经统一为Non-invasive Micro-test Technology，中文名“非损伤微测技术”，简称NMT。

        下载全文：C2016-003