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              PLoS Genetics|植生所發現沿海擬南芥生態型適應高鹽環境的新機制

               土壤鹽漬化是人類面臨的生態危機之一,是農業生產所面臨的主要問題。鹽脅迫已成為影響農業生產主要環境脅迫因子之一。因此,了解鹽脅迫作用機理及提高植物的抗鹽能力具有重要的意義。近日,中科院上海生命科學研究院植物生理生態研究所晁代印研究組在PLOS GENETICS(影響因子6.100雜志在線發表了題為AtHKT1 drives adaptation of Arabidopsis thaliana to salinity by reducing floral sodium content”的研究論文。該研究發現AtHKT1的自然變異導致其在沿海耐鹽生態型Tsu-1的莖中高表達,從而減少Na+向花中運輸,降低Na+對生殖器官的毒害作用,從而有效保障了植物在高鹽環境下的結實率。該研究揭示了AtHKT1控制沿海擬南芥生態型適應高鹽環境的新機制,為培育耐鹽作物提供理論基礎。

             

                           

             

             

             

             

             

                     AtHKT1編碼一個K+/Nasymporter,是植物耐鹽所必須的關鍵基因。擬南芥Col-0中的研究表明,AtHKT1主要在根木質部表達,因而被認為控制木質部流Na+的卸載,從而減少Na+從根向地上部的轉運來減輕Na+的毒害。但是群體遺傳學和分子生態學研究表明,沿海或內陸高鹽地區生長一種擬南芥品系,葉片中Na+含量高而根部AtHKT1表達低,這與早先在Col-0 中研究結果證相矛盾。為了探索AtHKT1如何以及是否參與擬南芥耐鹽環境的本地適應,研究團隊以結實率耐鹽指標,開展了一系列的遺傳學和反向遺傳學實驗,首次證實AtHKT1是控制沿海生態型Tsu-1適應高鹽環境的主效基因位點。

             

            AtHKT1 contributes to salt tolerance in a linear manner.  

               進一步的研究表明,與Col-0根部AtHKT1控制植株耐鹽性的機制不同, Tsu-1莖部AtHKT1的高表達決定了其高度耐鹽的特性。離子組結果顯示Tsu-1的花、果夾等生殖器官的Na+含量遠遠低于Col-0,但莖中卻積累了較多的Na+表明Tsu-1 莖部AtHKT1的高表達能夠更有效地阻止Na+向生殖器官轉運,降低了Na+對花等生殖器官的毒害,從而使植株具有更強的生殖力而適應鹽害環境。

             AtHKT1  is hyper-functional in Tsu-1 stems.

                        該研究不僅首次正式了AtHKT1參與植物演化過程中的本地適應,同時也為理解植物的耐鹽機制展示了新的視角,為培育耐鹽作物提供理論基礎。

            以下截圖來自文章:

             

             

             

             

                晁代印研究組使用翊圣的Hieff CloneTM One Step Cloning KitCAT:10905Tsu-1 AtHKT1 片段成功克隆到pHMS 載體上,為課題的后續開展提供了強有力的實驗工具。

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