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中国农科院程宪国:V-H -PPase基因过表达可促作物在低钾中的钾吸收及产量 | NMT植物营养创新科研平台

转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟

        NMT作为生命科学关键核心技术,是建立活体创新科研平台的必备技术。2005年~2020年,NMT已扎根中国15年。2020年,中国NMT销往瑞士苏黎世大学,正式打开欧洲市场。

 

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基本信息

主题:V-H -PPase基因过表达可促作物在低钾中的钾吸收及产量

期刊:Scientific Reports

研究使用平台:NMT植物营养创新科研平台

标题:Overexpression of V-type H+ pyrophosphatase gene EdVP1 from Elymus dahuricus increases yield and potassium uptake of transgenic wheat under low potassium conditions

作者:中国农科院作物所程宪国、马有志、陈明  

 

检测离子/分子指标

K+、H+

 

检测样品

转基因烟草根(根尖区、伸长区和根毛区)


中文摘要(谷歌机翻)
土壤中钾的缺乏限制了作物的产量。提高产量和保护钾矿石需要提高钾的利用效率(KUE)。许多基因会影响植物中的KUE,但尚不清楚这些基因如何在田间起作用。我们从Elymus dahurica鉴定了V型H+焦磷酸酶基因EdVP1。基因表达分析表明EdVP1是由低钾胁迫诱导的。蛋白质亚细胞定位分析表明,EdVP1定位在质膜上。我们在两个小麦品种中过表达了EdVP1,并进行了多年的耐钾性试验。与野生型相比,四个转基因小麦品系的单株产量,单穗粒数,株高和钾素吸收显着增加。连续两年的结果表明,EdVP1显着提高了转基因小麦的产量和KUE。盆栽试验表明,低钾条件下转基因植物的茎和根长得多,且茎和根中的钾积累量高,芽中的H+ -PPase活性高于野生型。EdVP1转基因植物根中钾离子的流动性试验表明钾离子流入过表达的EdVP1显着改善了转基因小麦的产量和KUE,且与根系的钾吸收能力较高有关。

 

离子/分子流实验处理方法
转基因烟草幼苗在营养液中生长3周后,在0.05mM K处理下7d,测定了根尖区、伸长区和根毛区的净K+流速和H+流速。

 

离子/分子流结果
结果表明,在低钾处理下,转基因株系的K+吸收速率和泌H+速率均高于WT。


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其它实验结果

  • EdVP1是定位于细胞膜上的V型H+-PPase(焦磷酸酶)。

  • 过表达EdVP1可以提高田间籽粒产量和钾的利用效率。

  • EdVP1转基因小麦在钾处理条件下有较高的生物量和钾吸收量。

 

结论
EdVP1可以通过增加低钾条件下每穗籽粒数来提高转基因小麦的产量并且可以通过影响生长素在根中的分布和质膜K+转运体的活性来促进K+的吸收,这两种机制共同促进了EdVP1转基因植株对K的吸收,提高了K利用效率。

 

离子流实验使用的测试液
0.1 mM KNO3, 0.1 mM CaCl2, 0.3 mM MES, pH6.0

 

关键词:植物营养,钾,质子泵,H+-PPase,小麦

 

 

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