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盐胁迫下植物体内保持高K+/Na+比率的机制

2012-03-28赵春梅崔继哲金荣荣

东北农业大学学报 2012年7期
关键词:植物

赵春梅,崔继哲,金荣荣

(1.哈尔滨市农业科学院,哈尔滨 150070;2.哈尔滨师范大学生命科学与技术学院,哈尔滨 150025)

土壤盐渍化是影响世界农作物产量的重要因素[1]。植物盐害主要包括渗透胁迫和离子胁迫两个方面。渗透胁迫引起植物体内缺水从而抑制植物生长发育,引起蒸腾过程中水蒸发量减少,影响低迁移率离子运输。离子胁迫表现在两方面,产生Na+和Cl-毒害作用和抑制其他离子(如K+,Ca2+,NO3-,SO42-等)吸收。细胞中多数酶活性由K+激活,当细胞吸收过多的Na+会导致与酶结合的K+被Na+替代而影响酶功能。因此,在高盐环境下维持体内的渗透稳定、离子平衡以及离子的正确分布对植物进行正常的生命活动至关重要。

1 K+的吸收与转运

1.1 高亲和K+吸收系统

K+是大多数陆生植物体内最主要的无机阳离子,在维持细胞质中的电荷平衡、液泡渗透压以及激活酶反应等方面起重要作用。由于Na+和K+理化性质相似,K+结合转运蛋白的转运位点会因大量Na+的竞争而与Na+结合,且在土壤中K+浓度很低,植物要维持体内正常的K+浓度需具备高亲和K+转运蛋白系统。

一些K+转运蛋白(如HAK/KUP/KT基因家族成员)对K+具有高亲和性,在K+吸收过程起关键作用,尤其是在低K+情况下。大麦HvHAK1转运蛋白吸收K+的KM为27 mmol·L-1[1]。HvHAK1 作为高亲和K+吸收系统,其表达受K+饥饿诱导[2]。Gierth等通过基因芯片研究表明AtHAK5是唯一应答外部低浓度K+的高亲和K+转运蛋白,在酵母突变体内表达的动力学特性与植物中高亲和K+吸收模式十分相似[3-4]。T-DNA插入突变体athak5虽然表型没有明显变化,但对Rb+(K+)的高亲和吸收有显著影响[2]。……

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