烟草NtNHX1-3基因的克隆及表达特性
2018-02-13高玉龙宋中邦李梅云李文正王丙武李永平
高玉龙,宋中邦,李梅云,李文正,王丙武,李永平
(云南省烟草农业科学研究院,烟草行业烟草生物技术育种重点实验室,国家烟草基因工程研究中心,昆明650021)
植物NHX(Na+,K+/H+exchanger)是植物细胞重要的跨膜离子转运蛋白,在建立和维持细胞内离子及pH梯度中发挥重要的功能[1]。NHX反向转运蛋白主要负责单价阳离子/H+逆向转运,有助于细胞内Na+和K+的动态平衡[2]。NHX蛋白将一价阳离子Na+或K+从胞质转移到液泡中,同时将H+转运到细胞质,这个过程还需要H+移位酶、H+-ATPase和H+-PPiase参与[3]。
NHXs普遍存在于所有真核生物中,在植物抵抗非生物和生物胁迫中起着重要作用,如提高耐盐[4-5]、耐冷[6]、抗干旱[7]及抗病性[8]等能力。NHX耐盐性研究最为广泛,过表达拟南芥AtNHX1基因[5]、绿豆VrNHX1基因[9]、小麦TaNHX2基因[4],均可提高转基因植株的耐盐性。NHX基因过表达可以在液泡中分配更多的Na+被认为是NHX蛋白增加植物耐盐性的生理机制[10]。在番茄中过表达AtNHX1可以显著提高番茄钾离子含量及耐盐性[11],在落花生[12]、柳枝稷[13]、菊花[14]中也获得同样的结果。
烟草是中国重要的经济作物,烟叶品质是决定烟叶价格的重要因素。钾被认为是烟草的品质元素,钾含量是评价烟叶品质优劣的重要指标之一。烟叶钾含量提高可以改善烟叶的组织结构,使烟叶结构细腻,而且还能提高烟叶外观色泽,使烟叶呈深橘黄色,香气足,吃味好,富有弹性和韧性,填充性增强。钾还可以增强烟叶糖类、色素类、芳香类物质的合成积累。另外,中国土壤盐渍化日益加重,培育耐盐渍化烟草品种可以增加烟草种植面积。……
