山新杨钾离子通道基因PdbSKOR的克隆与功能分析

编号 zgly0001727055

文献类型 期刊论文

文献题名 山新杨钾离子通道基因PdbSKOR的克隆与功能分析

作者 王力敏  陈亚辉  杨庆山  曲日涛  姜姜  张金池  张洪霞  宋志忠[1  4  6  7] 

作者单位 鲁东大学农林工程研究院  南京林业大学林学院  山东省林业科学研究院  山东省高等学校重点实验室“作物高产抗逆分子模块育种实验室”  烟台市农业技术推广中心  海南省南繁生物安全与分子育种重点实验室  剑桥大学植物系 

母体文献 林业科学 

年卷期 2021,57(1)

页码 53-63

年份 2021 

分类号 S718.46 

关键词 山新杨  Shaker类钾离子通道  SKOR  基因克隆  基因表达  膜片钳 

文摘内容 【目的】植物SKOR是典型的外向整流型Shaker类钾离子(K+)通道蛋白,介导根部K+向地上部的长距离运输。本研究克隆并鉴定杨树K+通道基因PdbSKOR,在转录水平探讨其组织特异性表达特征及对缺钾、高钾、干旱和低温胁迫的响应情况,并明确其电生理学功能。【方法】通过同源克隆法,在山新杨中鉴定并克隆1个K+通道基因PdbSKOR;运用MEGA 7.0软件构建山新杨等14种不同科属木本植物SKOR通道成员的系统进化树;利用实时荧光定量PCR分析PdbSKOR的组织特异性表达特征及在转录水平根部PdbSKOR对缺钾、高钾(60 mmol·L-1 KCl)、干旱(15%PEG6000)和低温(4℃)处理的响应情况;借助膜片钳系统研究PdbSKOR的电生理功能。【结果】在山新杨中克隆1个K+通道基因PdbSKOR(GenBank No.MT335814),其编码蛋白含有6个离子通道跨膜域(S1—S6)、环核苷酸结合域、Ankyrin锚蛋白域和KHA二聚体功能结构域,属于典型的Shaker类K+通道;14种木本植物SKOR蛋白的氨基酸一致性高达81.09%,S6跨膜区的氨基酸一致性最高(96%);不同科属植物的SKOR同源蛋白在遗传进化关系上差异较大,而同一科属植物的遗传距离较近,山新杨PbdSKOR与同属杨柳科的红皮柳的同源蛋白SpuSKOR的遗传距离最近;在PdbSKOR启动子区域预测到18种顺式作用元件,主要包括发育调控、激素响应和胁迫响应等相关的调控元件;实时荧光定量PCR表明PdbSKOR在3年生山新杨根部的相对表达量最高,其次是盛开期花和花序,在茎部、叶片和果絮中的表达量相对较低;PdbSKOR在组培幼苗根部的表达水平也是最高的,且在转录水平对高钾处理没有响应,但对缺钾、干旱和低温胁迫处理较为敏感,其中,PdbSKOR在幼苗根部的表达水平受缺钾或干旱处理的抑制均显著降低,受低温胁迫诱导而显著增强;膜片钳研究表明当细胞膜电位为+20 mV时,PdbSKOR离子通道即被激活,并记录到典型的外向整流电流,