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我院陶勇生团队在玉米ZmCPA家族克隆及耐盐性功能解析上取得新进展

发布日期:2021-05-21 08:38:08

 


        近日,我院与北京市农林科学院玉米中心合作在国际知名学术期刊Genomics(IF= 6.205)在线发表题为“Genome-wide identification, characterization, and expression analysis of the monovalent cation-proton antiporter superfamily in maize, and functional analysis of its role in salt tolerance”的研究论文。研究分析了玉米ZmCPA基因家族的序列特征和表达模式,并验证了其在玉米耐盐中的重要作用。
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       Na+、K+和pH值的动态平衡是植物生命活动的重要组成部分,受单价阳离子转运蛋白(CPA)家族的调控。玉米ZmCPA家族主要由ZmNHX、ZmKEAZmCHX亚家族基因组成。ZmCPA在玉米耐盐中的作用鲜有报道,同时,该家族基因在耐盐中的作用尚不清楚。该研究分析了玉米ZmCPA家族35个成员,包括13个Na+/H+交换蛋白(ZmNHX)、16个阳离子/H+交换蛋白(ZmCHX)和6 个K+外流逆向转运蛋白(ZmKEA)。所有ZmCPA蛋白均含有跨膜结构域,其大部分定位于质膜或液泡膜。

       ZmCHX在玉米花药中特异性高表达,而ZmNHXZmKEA在玉米各组织中均高表达。在NaCl和KCl胁迫条件下,ZmNHX5ZmKEA2在玉米幼苗中上调表达。酵母突变体功能互补实验证实了ZmNHX5ZmKEA2在耐盐中的作用。玉米EMS突变体分析进一步验证了ZmNHX5和ZmKEA2在玉米中的耐盐功能。该研究为玉米耐盐育种提供了新的基因靶点;鉴定玉米ZmCPA基因家族成员,并深入解析其在玉米耐盐中的功能和调控机制,以利用基因工程手段进行耐盐玉米种质创新和品种育种。
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       我院硕士研究生孔梦思和北京市农林科学院玉米中心骆美洁博士为该论文共同第一作者。玉米中心赵久然研究员、赵衍鑫副研究员和我院陶勇生副教授为共同通讯作者。该研究得到了北京市自然科学基金、北京农林科学院协同创新中心建设(作物表型组学协同创新项目)、北京市农林科学院青年研究基金和北京市学者计划等项目的资助。

       原文链接:
https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2021.04.032