拟南芥WNK8调控渗透与盐胁迫反应的机理研究

• 作 者: 张白鸽
• 机 构: 华南农业大学
• 出 处: 华南农业大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 盐胁迫 渗透胁迫 拟南芥 AtWNK8基因

渗透胁迫与盐害是常见的非生物逆境,影响作物正常的生长发育,造成农作物减产。在长期胁迫条件下,植物演化形成了多种适应性机制以抵御不利环境。众所周知,植物对渗透胁迫与盐害产生系统性反应,因此,深入研究其分子和生理机制,有助于通过遗传改良的方式提高植物对渗透和盐胁迫的抗性。　　
无赖氨酸激酶[with no lysine(WNK)kinase]基因家族是最近被发现的一个新的基因家族,在植物中该家族具有相对较多的成员,但其生物学功能还不清楚。本试验以模式植物拟南芥为材料,通过生理分析发现,atwnk8突变体对盐害和渗透胁迫不敏感,我们进一步研究了其中的分子机理。主要结果如下:　　
(1)通过对拟南芥AtWNK8的启动子融合GUS报告基因的转基因植株的GUS染色分析,表明该基因在根、叶的维管束和下胚轴都有表达,此外,在根尖、侧根、雄蕊的花药和雌蕊的柱头中也有轻微表达,揭示AtWNK8激酶在植物组织广泛分布。　　
(2)运用定量PCR技术,并结合AtWNK8启动子融合GUS和GFP报告基因的转基因材料,分析了盐害及渗透胁迫对AtWNK8表达的影响。结果表明不同逆境处理均能快速(1小时)诱导AtWNK8的表达,然后逐渐回到正常水平,说明AtWNK8是一个对渗透和盐胁迫响应的基因。　　
(3)WNK8融合GFP亚细胞定位实验结果表明,AtWNK8蛋白可能位于细胞核及细胞膜。　　
(4)生理试验表明atwnk8突变体耐盐抗渗透胁迫能力明显增强。和野生型相比,突变体主根生长、侧根发育对NaCl和山梨醇处理不敏感、植株干鲜重增大、地上部叶绿素含量和相对含水量较高;而过量表达AtWNK8转基因植株部分指标则表现出对渗透胁迫的超敏感。　　
(5)与野生型相比,胁迫下atwnk8突变体体内脯氨酸含量增加、POD与CAT活性增强、地上部积累较多Na+、K+和Cl-;与对照相比,突变体对植物激素ABA不敏感。　　
(6)一系列的液泡V-ATPase基因,如VHA-D,VHA-B1,VHA-C和VHA-c的表达均受到山梨醇引起的渗透胁迫影响,在atwnk8突变体中表达下降,而在过量表达的AtWNK8转基因植株体内则有不同程度的增加。　　
综上所述,拟南芥AtWNK8可能参与植物对渗透及盐胁迫响应。本研究首次报道了植物WNK8在渗透胁迫中的重要作用,可为作物的抗逆遗传改良提供理论基础。