茶樹HAK / KUP / KT家族鉀轉運蛋白基因家族

2020-08-27 茶與生信

背景

茶樹是世界上最重要的非酒精飲料作物之一。儘管鉀（K +）是必需的大量營養元素，並極大地影響植物的生長和發育，但對茶樹根中K +吸收和運輸的分子機制（尤其是在有限的K +條件下）的了解仍然很少。在植物中，HAK / KUP / KT家族成員在K +的獲取和轉運，生長和發育以及對脅迫的響應中起著至關重要的作用。然而，這些基因在茶樹中的生物學功能仍然是個謎，尤其是它們在鉀離子吸收和脅迫反應中的作用。


結果

在這項研究中，在茶樹中鑑定出總共21個非冗餘的HAK / KUP / KT基因（稱為CsHAK）。系統發育和結構分析將CsHAKs分為四個簇（I，II，III，IV），分別包含4、8、4和5個基因。在CsHAKs的啟動子區域中發現了三大類順式作用元件。組織特異性表達分析表明，除了CsHAK4和CsHAK5的高根表達，II和III CsHAKs的組成型表達以及IV IV CsHAKs的中等表達以外，I類CsHAKs在各種組織中的表達水平極低。




值得注意的是，暴露於鉀離子缺乏，鹽和乾旱脅迫以及植物激素處理後，根中CsHAKs的轉錄水平被顯著誘導或抑制。同樣值得注意的是，CsHAK7在所有組織中高表達，並在各種應激條件下被進一步誘導。因此，進行了CsHAK7的功能表徵，結果表明CsHAK7位於質膜上，並在酵母K +轉運中起關鍵作用。綜上所述，這些結果為進一步的功能研究提供了有希望的候選CsHAK，並通過高效利用K +促進了茶樹新品種的分子育種。



結論

這項研究證明了茶樹CsHAK家族基因的首次全基因組分析，並為理解茶樹中CsHAKs的分類和功能提供了基礎。


HAK/KUP/KT family potassium transporter genes are involved in potassium deficiency and stress responses in tea plants (Camellia sinensis L.): expression and functional analysis （發表在BMC Genomics）

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