玉米zmclca基因克隆及其对氮素吸收的功能验证

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1、植物遗传资源学报２０１７ꎬ１８(１):１１２￣１１６ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＧｅｎｅｔｉｃＲｅｓｏｕｒｃｅｓＤＯＩ:１０.１３４３０/ｊ.ｃｎｋｉ.ｊｐｇｒ.２０１７.０１.０１４玉米ＺｍＣＬＣａ基因克隆及其对氮素吸收的功能验证１ꎬ２１ꎬ２２１曾廷儒ꎬ张静ꎬ张登峰ꎬ杜金友１２(河北科技师范学院生命科技学院ꎬ昌黎０６６６００ꎻ中国农业科学院作物科学研究所ꎬ北京１０００８１)－摘要:提高玉米的氮素吸收效率具有重要的意义ꎮ鉴于ＣＬＣ蛋白家族具有运输ＮＯ的特性ꎬ本研究通过同源克隆的方３法ꎬ克隆了玉米ＣＬＣ家族基因ＺｍＣＬＣａꎮ该基因所编码的蛋白含有一个电压门控的氯离子通道(ｃ

2、ｈｌｏｒｉｄｅｃｈａｎｎｅｌ)结构域ꎬ亚－细胞定位结果显示该蛋白位于细胞膜上ꎮ在２００ｍｍｏｌ/Ｌ的ＫＮＯ处理条件下ꎬ拟南芥转基因过表达株系中ＮＯ的含量明显３３高于野生型对照ꎮ因此ꎬＺｍＣＬＣａ基因很可能在玉米的氮素吸收利用过程中具有重要作用ꎮ关键词:玉米ꎻＺｍＣＬＣａꎻ基因克隆ꎻ硝酸盐ꎻ亚细胞定位ＣｌｏｎｉｎｇｏｆＺｍＣＬＣａＧｅｎｅｉｎＭａｉｚｅａｎｄＩｔｓＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＮｉｔｒｏｇｅｎＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎ１ꎬ２１ꎬ２２１ＺＥＮＧＴｉｎｇ￣ｒｕꎬＺＨＡＮＧＪｉｎｇꎬＺＨＡＮＧＤｅｎｇ￣ｆｅｎｇꎬＤＵＪｉｎ￣ｙｏｕ１(Ｃｏｌｌｅ

3、ｇｅｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＨｅｂｅｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＣｈａｎｇｌｉ０６６６００ꎻ２ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｒｏｐＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００８１)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｔｈａｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｍａｉｚｅ.Ｉｎｃｏｎｓｉｄｅｒａ￣－ｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｒ

4、ａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｏｆＮＯｉｎＣＬＣｐｒｏｔｅｉｎｆａｍｉｌｙꎬｗｅｕｓｅｄｔｈｅｍｅａｎｓｏｆｈｏｍｏｌｏｇｙ￣ｂａｓｅｄ３ｃｌｏｎｉｎｇｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙｔｏｃｌｏｎｅｔｈｅＣＬＣｆａｍｉｌｙｇｅｎｅｓＺｍＣＬＣａｏｆｍａｉｚｅ.Ｗｅｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｔｅｉｎｈａｄａｖｏｌｔａｇｅ￣ｇａ￣ｔｅｄｃｈｌｏｒｉｎｅｉｏｎｃｈａｎｎｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｏｍａｉｎａｎｄｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｔｅｉｎｗａｓｌｏｃａｔｅｄｏｎ－ｔｈｅｃｅｌｌｍｅｍｂｒａｎｅ.Ｕｎｄｅｒ２００ｍｍｏｌ/Ｌ

5、ＫＮＯｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆＮＯｉｎｔｒａｎｓｇｅｎｉｃＡｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｏｆ３３ｓｔｒａｉｎｗａｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｉｎｗｉｌｄＡｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ.ＴｈｅｒｅｆｏｒｅꎬＺｍＣＬＣａｇｅｎｅｌｉｋｅｌｙｐｌａｙｅｄａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｍａｉｚｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｍａｉｚｅꎻＺｍＣＬＣａꎻｇｅｎｅｃｌｏｎｉｎｇꎻｎｉｔｒａｔｅꎻｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ玉米是我国第一大作物ꎬ也是消耗氮肥最多的１)

6、、ＮＲＴ２(Ｎｉｔｒａｔｅｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ２)、ＡＭＴ(Ａｍｍｏｎｉｕｍ作物ꎮ氮素作为植物生长发育所必须的大量元素之ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ)等家族的基因在植物的氮素吸收利用方[１￣３][８￣９]一ꎬ对作物的最终产量贡献在４０％~５０％ꎮ玉面具有重要作用ꎮ近年研究发现ꎬＣＬＣ(Ｃｈｌｏｒｉｄｅ[１０]米在整个生育期中对氮肥的利用率仅为４４％ꎬ大部ｃｈａｎｎｅｌ)家族基因也参与了植物对氮素的吸收ꎮ[４￣６]分氮素均残留在了土壤中ꎮ另外ꎬ过量施用氮世界上第一个ＣＬＣ基因是在电鳐(Ｔｏｒｐｅｄｉｎｉｆｏｒｍｅｓ)肥容易引起土壤板结与酸化、水体的富营养化等环的电器官中克隆获得

7、的ꎬ目前的研究表明ＣＬＣ家族[７][１１]境问题ꎮ因此ꎬ提高氮素的吸收利用效率对于提基因存在于绝大部分动植物中ꎮＣＬＣ家族蛋白高玉米产量、减少环境污染具有重要意义ꎮ通常具有１０~１２个跨膜结构域ꎬ由２个相同的独立[１２￣１３]目前关于植物对氮素吸收利用机制的研究已经亚单位构成ꎮ在植物细胞中ꎬＣＬＣ家族蛋白有取得了一些进展ꎬ研究发现ꎬＮＲＴ１(Ｎｉｔｒａｔｅｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ多种生理功能ꎬ比如维持细胞内的离子平衡和质子收稿日期:２０１６￣０３￣０１修回日期:２０１６￣０５￣０９网络出版日期:２０１６￣１２￣１４ＵＲＬ:ｈｔｔ