文献类型： 中文期刊

作者： 代书桃 ¹ ; 朱灿灿 ¹ ; 马小倩 ² ; 秦娜 ¹ ; 宋迎辉 ¹ ; 魏昕 ¹ ; 王春义 ¹ ; 李君霞 ¹ ;

作者机构： 1.河南省农业科学院粮食作物研究所

2.河南科技大学农学院

关键词： 谷子;钾转运蛋白;KT/HAK/KUP家族;盐胁迫;表达分析

期刊名称： 作物学报

ISSN：

年卷期： 2023 年 008 期

页码： 2105-2121

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： KT/HAK/KUP （HAK）家族是植物中最丰富的钾转运体家族,对植物的生长和环境适应具有重要作用。谷子是抗逆耐瘠研究的模式植物,然而,谷子中HAK家族缺乏系统研究。本研究基于基因组序列信息,鉴定出29个谷子HAK基因（SiHAKs）,并对该家族成员的基本特征、蛋白结构、染色体定位、基因复制、表达模式和逆境响应等方面进行了系统分析。结果显示,（1） SiHAKs分为5个进化簇（Cluster I～Cluster V）,成员数量分别为11、9、3、3和3。基因结构和蛋白保守基序分析表明,谷子HAK家族具有较高的保守性,不同Cluster的保守性依次为:ClusterIII=Cluster V＞ Cluster II＞ Cluster I＞ Cluster IV。（2）串联复制是SiHAKs扩增的主要原因, 15个SiHAKs位于串联重复中。（3）171个转录因子可能结合到不同SiHAKs的启动子上,这些转录因子包含ERF、NAC、MYB和WRKY等家族中的大量成员,可能授予了SiHAKs对非生物胁迫多样的响应机制。（4）基因表达聚类将SiHAKs分成3组:GroupI、Group II和Group III,多数SiHAKs在张谷和豫谷1号2个品种中的表达模式具有一致性;不同Cluster表达水平总体表现为:Cluster III＞ Cluster V＞ Cluster II＞ Cluster I＞ Cluster IV。（5）根系中表达水平较高的11个SiHAKs用来检测对低钾和高盐胁迫的响应。在低钾胁迫后, 8个SiHAKs的表达水平显著升高, 1个SiHAK显著降低, 2个SiHAKs变化不明显;而高盐胁迫后,3个SiHAKs的表达水平显著升高,2个SiHAKs显著降低,其余6个SiHAKs变化不明显。SiHAK15受到低钾和高盐胁迫的响应最为强烈,其表达量分别为对照的151倍和22倍。（6）基因表达谱的差异反映出不同Cluster间SiHAKs的功能差异。ClusterI主要在根系中表达,可能参与谷子根系K⁺的吸收;ClusterII不具有组织表达特异性,推测其参与K⁺的吸收、转运和生长发育等多个生物过程; Cluster III受到低钾和高盐2种胁迫的诱导,显示出维持谷子K⁺/Na⁺平衡和抵御盐胁迫的潜在作用;ClusterIV在被检测的多个组织中几乎不表达;ClusterV不同成员对低钾和高盐胁迫的响应存在差异,可能发生了功能分化。研究结果不仅为深入解析谷子HAK家族的功能奠定了基础,而且为植物中钾高效利用和耐盐机制的研究提供了重要线索。