蔣薇 靳容 劉明 趙鵬 張愛(ài)君 王丹鳳 李鐵鑫 范文靜 唐忠厚

摘要： 植物高親和鉀轉(zhuǎn)運(yùn)體HKT基因具有Na+（或K+）單向運(yùn)輸或Na+-K+共轉(zhuǎn)運(yùn)作用。為了探究甘薯高親和鉀轉(zhuǎn)運(yùn)體HKT的離子轉(zhuǎn)運(yùn)情況及其對(duì)非生物脅迫的響應(yīng)，本研究克隆得到1個(gè)甘薯鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)體IbHKT-like 基因。生物信息學(xué)分析結(jié)果表明，IbHKT-like基因序列全長(zhǎng)為1 647 bp，編碼548個(gè)氨基酸。IbHKT-like蛋白有2個(gè)TrkH（細(xì)菌鉀轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)Trk亞基）保守結(jié)構(gòu)域，10個(gè)跨膜片段。進(jìn)化樹(shù)分析結(jié)果表明，IbHKT-like蛋白與旋花科的矮牽牛InHKT6氨基酸序列十分相似，相似度為90.63%。亞細(xì)胞定位結(jié)果顯示，IbHKT-like蛋白主要定位在細(xì)胞質(zhì)膜，在葉綠體中存在少量分布。組織特異性分析結(jié)果表明，IbHKT-like基因在葉中表達(dá)量最高。實(shí)時(shí)熒光定量PCR結(jié)果顯示，IbHKT-like基因的表達(dá)受到低溫、干旱、高鹽及過(guò)氧化氫脅迫的誘導(dǎo)，說(shuō)明IbHKT-like基因可能在甘薯抵御非生物脅迫中發(fā)揮著重要的作用。

關(guān)鍵詞： 甘薯;IbHKT-like基因;基因克隆;表達(dá)分析;亞細(xì)胞定位

中圖分類(lèi)號(hào)： Q786?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A?? 文章編號(hào)： 1000-4440（2021）04-0831-08

Cloning and expression analysis of IbHKT-like gene in sweet potato

JIANG Wei1， JIN Rong1， LIU Ming1， ZHAO Peng1， ZHANG Ai-jun1， WANG Dan-feng1， LI Tie-xin2，F(xiàn)AN Wen-jing2， TANG Zhong-hou1

（1.Xuzhou Institute of Agricultural Sciences of Xuhuai District of Jiangsu Province/Sweet Potato Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Xuzhou 221131，China;2.College of Agronomy，Anhui Agricultural University，Hefei 230036，China）

Abstract： The plant high affinity potassium transporter HKT gene had Na+ （or K+） unidirectional transport effect or Na+-K+co-transport effect. To explore the ion transport of high affinity potassium transporter HKT in sweet potato and its response to abiotic stress， a potassium transporter IbHKT-like gene of sweet potato was cloned in this study. Results of bioinformatics analysis showed that， the full length of IbHKT-like gene sequence was 1 647 bp， encoding 548 amino acids. The IbHKT-like protein had two TrkH （Trk subunit of potassium transport system in bacteria） conservative domains and ten transmembrane fragments. Results of evolutionary tree analysis showed that， the amino acid sequence of IbHKT-like protein was very similar to that of InHKT6 in petunia of Convolvulaceae， with the similarity of 90.63%. Subcellular localization showed that， the IbHKT-like protein mainly located in the cytoplasmic membrane and rarely located in the chloroplast. Results of tissue-specific analysis showed that， the expression quantity of IbHKT-like gene was the highest in the leaves. The results of real-time fluorescent quantitative PCR showed that， the expression of IbHKT-like gene was induced by low temperature， drought， high salinity and hydrogen peroxide， indicating that IbHKT-like gene may play an important role in the resistance of sweet potato to abiotic stress.

Key words： sweet potato;IbHKT-like gene;gene cloning;expression analysis;subcellular localization

鉀元素約占地殼總質(zhì)量的2.1%～2.3%，是地球上第七大元素，同時(shí)鉀作為作物生長(zhǎng)所必需的大量礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素之一，對(duì)于作物的生長(zhǎng)、產(chǎn)量、品質(zhì)以及作物對(duì)非生物環(huán)境脅迫的適應(yīng)均十分重要[1]。但中國(guó)土壤中有效鉀含量偏低，且低鉀脅迫現(xiàn)象在中國(guó)甘薯種植區(qū)十分普遍，成為甘薯優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的主要制約因素之一。

高親和鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)體HKT（High-affinity K+ transporter）是Na+（K+）單向轉(zhuǎn)運(yùn)體或Na+-K+共轉(zhuǎn)運(yùn)體的總稱(chēng)，它由N端短胞質(zhì)區(qū)、C端短胞質(zhì)區(qū)及1個(gè)帶有4個(gè)重復(fù)MPM基序（1TMS-1P-1TMS）區(qū)域的疏水核心結(jié)構(gòu)組成，每個(gè)基序由2個(gè)跨膜區(qū)域和1個(gè)保守的成孔結(jié)構(gòu)域（P-loop）組成。4個(gè)P-loop最終排列形成中心的滲透路徑[2]。根據(jù)異源表達(dá)系統(tǒng)的功能研究和系統(tǒng)發(fā)育分析，在被子植物中，HKT家族可分為2個(gè)亞家族。亞家族I和亞家族II的離子選擇特性取決于HKT轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白第1個(gè)PA-loop保守位點(diǎn)的氨基酸。亞家族I的4個(gè)P-loop保守位點(diǎn)的氨基酸為絲氨酸-甘氨酸-甘氨酸-甘氨酸（Ser-Gly-Gly-Gly），主要存在于雙子葉植物中，具有Na+轉(zhuǎn)運(yùn)功能;亞家族II的4個(gè)P-loop保守位點(diǎn)的氨基酸為甘氨酸-甘氨酸-甘氨酸-甘氨酸（Gly-Gly-Gly-Gly），主要存在于單子葉植物中，亞家族II不僅是K+-Na+共轉(zhuǎn)運(yùn)體，在外界環(huán)境影響下，亦可作為Na+或K+單向轉(zhuǎn)運(yùn)體[3]。

迄今為止，人們已對(duì)擬南芥[4-5]、水稻[6-7]、小麥[8-9]、小花堿茅[10-11]、胡楊[12]等多種作物的HKT蛋白進(jìn)行了克隆和分析，HKT轉(zhuǎn)運(yùn)體的K+運(yùn)輸功能主要在異源表達(dá)系統(tǒng)得到驗(yàn)證，小麥TaHKT1轉(zhuǎn)運(yùn)體參與鉀離子運(yùn)輸[13]，在大腸桿菌、酵母的缺陷體中過(guò)表達(dá)McHKT1、OsHKT1基因，能夠彌補(bǔ)鉀離子吸收缺陷[14-16]。AtHKT1基因通過(guò)在擬南芥根中過(guò)表達(dá)來(lái)減少Na+向葉運(yùn)輸，降低葉中Na+濃度。OsHKT8（SKC1）基因參與韌皮部汁液的再循環(huán)過(guò)程，將Na+從地上部轉(zhuǎn)移至根中，降低Na+濃度，進(jìn)而提高作物的耐鹽性[17-18]。

甘薯[Ipomoea batatas （L.） Lam.]廣泛栽培于熱帶、亞熱帶地區(qū)，具有耐貧瘠、適應(yīng)性強(qiáng)等特性，是一種重要的“喜鉀”糧食作物。在甘薯中，一些HKT家族基因已被克隆研究，Park等[19]在研究煙草瞬時(shí)表達(dá)時(shí)發(fā)現(xiàn)IbHKT1基因能吸收鈉離子，酵母互補(bǔ)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)IbHKT1在沒(méi)有氯化鈉存在的情況下能吸收鉀離子。本課題組前期通過(guò)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)共挖掘了4個(gè)IbHKT基因[20]，通過(guò)qRT-PCR分析發(fā)現(xiàn)IbHKTs受低鉀誘導(dǎo)表達(dá)，且在不同耐低鉀甘薯品種中的表達(dá)量存在差異。但目前對(duì)于甘薯吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)鉀離子的機(jī)理尚不清楚。本研究在此基礎(chǔ)上，再次克隆得到1個(gè)甘薯IbHKT-like基因，并對(duì)其進(jìn)行了生物信息學(xué)分析、表達(dá)模式分析和亞細(xì)胞定位，為甘薯IbHKT-like基因的功能鑒定及甘薯耐低鉀分子機(jī)制研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用甘薯品種為徐薯32號(hào)（由江蘇徐州甘薯研究中心育成）和普薯32號(hào)（由普寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成），試驗(yàn)材料種植于苗圃溫室，常規(guī)管理。

1.2 IbHKT1基因克隆

根據(jù)課題組前期甘薯轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)獲得IbHKT-like基因序列，設(shè)計(jì)IbHKT-like 基因特異性的上游引物和下游引物（表1），進(jìn)行PCR擴(kuò)增。采用生工生物工程（上海）股份有限公司Taq PCR Mix（2×，含藍(lán)染料）試劑盒配制反應(yīng)體系。反應(yīng)程序：94 ℃預(yù)變性10 min;94 ℃ 30 s，54 ℃ 30 s，72 ℃ 2 min，30個(gè)循環(huán)。擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)。

1.3 生物信息學(xué)分析

利用在線工具Pfam（http：//pfam.xfam.org）和TMHMM Server v.2.0（http：//www.cBMs.dtu.dk/services/TMHMM/）對(duì)甘薯IbHKT-like氨基酸序列進(jìn)行保守結(jié)構(gòu)域和跨膜結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè)。通過(guò)NCBI網(wǎng)站（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/）獲得其他物種的同源HKT氨基酸序列，并利用DNAMAN 9.0對(duì)甘薯IbHKT-like蛋白及其他物種同源HKT蛋白的氨基酸序列進(jìn)行多重序列比對(duì)，然后采用MEGA 7.0的鄰近法（Neighbor-joining method，NJ）構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)，Bootstrap設(shè)置為1 000次重復(fù)。

1.4 基因表達(dá)模式分析

將大田剪取的25～30 cm長(zhǎng)勢(shì)一致的普薯32號(hào)幼苗水培，待甘薯幼苗長(zhǎng)根且頂部長(zhǎng)出新葉后，進(jìn)行如下脅迫處理：（1）低溫脅迫，放入4 ℃光照培養(yǎng)箱水培處理;（2）干旱脅迫，放置于無(wú)水空瓶中進(jìn)行干旱培養(yǎng)處理;（3）過(guò)氧化氫處理，用30% H2O2噴灑葉面并水培處理;（4）鹽脅迫，用300 mmol/L NaCl水培處理，分別于處理后2 h、12 h取幼苗從上至下第3、第4張展開(kāi)葉，用液氮速凍，按照捷瑞動(dòng)物總RNA快速提取試劑盒說(shuō)明書(shū)提取總RNA，再用寶生物工程（大連）有限公司（PrimeScript RT reagent Kit with gDNAEraser）試劑盒將其反轉(zhuǎn)錄成cDNA備用。提取田間正常生長(zhǎng)的徐薯32的葉、莖、根（毛根、柴根、塊根）的RNA，進(jìn)行組織特異性分析。

利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析不同脅迫處理下不同時(shí)間點(diǎn)IbHKT-like基因的表達(dá)情況。該試驗(yàn)用Step One Plus（美國(guó)應(yīng)用生物系統(tǒng)中國(guó)公司產(chǎn)品）定量?jī)x完成。反應(yīng)體系（10.0 μl）：ddH2O 2.2 μl、SYBR Green Realtime PCR Master Mix（日本東洋紡株式會(huì)社產(chǎn)品）5.0 μl、上游引物0.4 μl、下游引物0.4 μl、模板cDNA 2.0 μl。反應(yīng)程序：95 ℃ 3 min;95 ℃ 15 s，57 ℃ 15 s，72 ℃ 1 min，40個(gè)循環(huán)。以IbARF為內(nèi)參基因，測(cè)得數(shù)據(jù)經(jīng)內(nèi)參基因均一化處理，以2-△△Ct法計(jì)算待測(cè)基因相對(duì)表達(dá)量。使用Primer Premier 5.0設(shè)計(jì)的引物序列見(jiàn)表1。數(shù)據(jù)分析采用單因素方差分析，通過(guò)SAS 9.4完成，利用最小顯著性差異法（LSD）在0.05的顯著水平上進(jìn)行多重比較。

1.5 IbHKT-like-GFP瞬時(shí)表達(dá)載體構(gòu)建及亞細(xì)胞定位

PCR產(chǎn)物經(jīng)檢測(cè)、膠回收、純化后，連接到pCAMBIA1301s載體的35S啟動(dòng)子與綠色熒光蛋白（GFP）基因序列中間，構(gòu)建p35S-IbHKT-like-GFP-NOS融合表達(dá)載體，繼而轉(zhuǎn)化到大腸桿菌DH5α感受態(tài)細(xì)胞中，將菌液PCR驗(yàn)證為陽(yáng)性單菌落的菌液送至生工生物工程（上海）股份有限公司測(cè)序。以GFP空載體為對(duì)照，轉(zhuǎn)化農(nóng)桿菌EHA105，接種至含有50 mg/L利福平（Rif，Rifampicin）和200 μmol/L乙酰丁香酮（AS）的LB液體培養(yǎng)基中，28 ℃搖菌至OD600值為0.8～1.0，4 000 r/min離心10 min，用含200 μmol/L AS的浸潤(rùn)介質(zhì)（MES 100 mmol/L、MgCl2 100 mmol/L，pH=5.6）洗滌1次，再重懸。注射42 d苗齡的煙草葉片，3 d后利用激光共聚焦顯微鏡[卡爾蔡司光學(xué)（中國(guó)）有限公司產(chǎn)品，型號(hào)LSM 7DUO]觀察并拍照。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘薯IbHKT-like基因的克隆

通過(guò)設(shè)計(jì)引物（IbHKT-like基因序列的5′端20 bp為上游引物，3′端20 bp的反向互補(bǔ)序列為下游引物），經(jīng)PCR擴(kuò)增、電泳后獲得大小約為1 600 bp的目的條帶（圖1），產(chǎn)物經(jīng)過(guò)回收、測(cè)序、比對(duì)，將該基因命名為IbHKT-like基因。IbHKT-like基因cDNA全長(zhǎng)為1 647 bp，編碼548個(gè)氨基酸。

2.2 IbHKT-like基因編碼的蛋白質(zhì)信息分析

將IbHKT-like蛋白與甘薯IbHKT1、煙草NtHKT1、擬南芥AtHKT1、水稻OsHKT6及馬鈴薯StHKT1氨基酸序列進(jìn)行比對(duì)。比對(duì)分析結(jié)果（圖2）表明，除了編碼保守結(jié)構(gòu)域的氨基酸，IbHKT-like蛋白與其他物種的同源HKT序列在其他非編碼保守結(jié)構(gòu)域氨基酸區(qū)域的差異較大。通過(guò)Pfam網(wǎng)站保守結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)該蛋白質(zhì)在第200～412和第435～535個(gè)氨基酸之間有2個(gè)細(xì)菌鉀轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Trk系統(tǒng)的亞基——TrkH保守結(jié)構(gòu)域。經(jīng)過(guò)蛋白質(zhì)跨膜結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)，該序列共有10個(gè)跨膜片段（圖3），可能具有鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)功能。

2.3 IbHKT-like蛋白進(jìn)化樹(shù)分析

通過(guò)NCBI得到矮牽牛InHKT6（Ipomoea nil，XP_019188746.1）、甘薯IbHKT1（Ipomoea batatas，AMY98959.1）、煙草NtHKT1（Nicotiana tabacum，XP_016457809.1）、擬南芥AtHKT1（Arabidopsis thaliana，OAO98616.1）、木薯MeHKT1（Manihot esculenta，XP_021620110.1）、大豆GmHKT1（Glycine max，XP_006582258.1）、小麥TaHKT8（Triticum aestivum，ABG33945.1）、水稻OsHKT6（Oryza sativa，XP_015626193.1）、馬鈴薯StHKT1（Solanum tuberosum，XP_006359731.1）、葡萄VvHKT1（Vitis vinifera，RVW85979.1 ）、芝麻SiHKT1（Sesamum indicum，XP_011077901.1）、枸杞LbHKT1（Lycium barbarum，AXY40149.1）、茄子ScHKT1（Solanum cornutum，CCJ09643.1）、番茄SlHKT1（Solanum lycopersicum，NP_001295273.1）的氨基酸序列，與IbHKT-like蛋白的氨基酸序列進(jìn)行比對(duì)，并通過(guò)鄰近法構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)（圖4），發(fā)現(xiàn)IbHKT-like蛋白與旋花科矮牽牛的氨基酸序列十分相似，相似度為90.63%，但與甘薯IbHKT1蛋白關(guān)系較遠(yuǎn)，相似度為61.00%，與擬南芥存在一定的進(jìn)化距離，相似度為48.19%。

2.4 甘薯IbHKT-like基因表達(dá)模式分析

對(duì)徐薯32號(hào)不同部位進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析，結(jié)果表明，IbHKT-like基因在甘薯不同組織中存在明顯的表達(dá)特異性，在葉中表達(dá)量最高，在毛根中表達(dá)量最低（圖5）。葉和莖中的表達(dá)量分別為毛根的80倍和12倍。

對(duì)脅迫處理后的普薯32號(hào)進(jìn)行熒光定量PCR分析，發(fā)現(xiàn)IbHKT-like基因受低溫、干旱、鹽脅迫及過(guò)氧化氫處理誘導(dǎo)（圖6）。脅迫處理后，IbHKT-like基因表達(dá)量相比對(duì)照整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì);IbHKT-like基因受到低溫脅迫誘導(dǎo)在短時(shí)間內(nèi)大量表達(dá)，在干旱脅迫下可以持續(xù)表達(dá)，在鹽脅迫及過(guò)氧化氫處理下IbHKT-like基因表達(dá)量隨時(shí)間延長(zhǎng)而上升。上述結(jié)果說(shuō)明IbHKT-like基因響應(yīng)甘薯非生物脅迫。

2.5 甘薯IbHKT-like蛋白亞細(xì)胞定位

為了明確IbHKT-like蛋白在細(xì)胞中的定位，將IbHKT-like基因整合到帶有GFP熒光標(biāo)記的pCAMBIA1301s載體上，得到p35S-IbHKT-like-GFP融合表達(dá)載體（圖7）。以GFP空載體為陽(yáng)性對(duì)照，通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)其在煙草葉片中表達(dá)，利用激光共聚焦顯微鏡進(jìn)行觀察。從圖8可以看出，細(xì)胞質(zhì)膜上及葉綠體中有強(qiáng)烈的熒光信號(hào)，說(shuō)明IbHKT-like蛋白主要定位在細(xì)胞質(zhì)膜上，少量分布于葉綠體中，表明IbHKT-like蛋白具有跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能。

3 討論

植物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中，形成了一套相對(duì)完善的機(jī)制來(lái)響應(yīng)非生物脅迫，從而適應(yīng)不利的生長(zhǎng)環(huán)境，植物Na+/K+平衡就是個(gè)很好的例子。植物HKT鉀轉(zhuǎn)運(yùn)體由原核生物鉀離子通道亞基進(jìn)化而來(lái)，與真菌Trk、細(xì)菌Ktr形成了一個(gè)膜轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的超家族，該家族可轉(zhuǎn)運(yùn)鈉離子、鉀離子等一價(jià)陽(yáng)離子[21]。

據(jù)前人研究可作出如下假設(shè)：植物HKT轉(zhuǎn)運(yùn)體具有8個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域及4個(gè)P-loop環(huán)[22-23]。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)甘薯IbHKT-like基因具有10個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域，同時(shí)多序列分析結(jié)果表明IbHKT-like蛋白與其他植物中的HKT蛋白氨基酸序列相似，都包含2個(gè)HKT家族鉀轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白保守結(jié)構(gòu)域TrkH[24]。經(jīng)過(guò)多序列比對(duì)及系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)分析，發(fā)現(xiàn)IbHKT-like基因編碼的蛋白質(zhì)與矮牽牛InHKT6位于同一分支，相似度達(dá)90.63%。在植物學(xué)分類(lèi)上，矮牽牛與甘薯同屬于旋花科，親緣關(guān)系相近，聚類(lèi)分析結(jié)果與物種分類(lèi)結(jié)果一致。但與亞家族I的擬南芥AtHKT1蛋白相似度為48.19%。本研究發(fā)現(xiàn)的IbHKT-like與之前報(bào)道的IbHKT1蛋白氨基酸序列（包含11個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域）存在較大差異[19]，相似度為61.00%，且系統(tǒng)進(jìn)化距離較遠(yuǎn);與本課題組前期研究的HKT基因家族中的IbHKT3蛋白極為相似，但在非編碼區(qū)多了93個(gè)氨基酸[20]。根據(jù)結(jié)構(gòu)域分析和比對(duì)結(jié)果推測(cè)IbHKT-like為鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，參與甘薯生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中離子轉(zhuǎn)運(yùn)。前人研究報(bào)道HKT轉(zhuǎn)運(yùn)體定位在細(xì)胞質(zhì)膜上[25-26]，本研究亞細(xì)胞定位分析結(jié)果表明，IbHKT-like蛋白主要定位在細(xì)胞質(zhì)膜上，少量分布于葉綠體中，推測(cè)其通過(guò)參與細(xì)胞器及細(xì)胞間的離子交換來(lái)維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。

不同的HKT轉(zhuǎn)運(yùn)體之間的表達(dá)模式和組織定位差異顯著，如GmHKT6;2在根、莖、葉中均表達(dá)[27]，表明HKT轉(zhuǎn)運(yùn)體在不同部位具有不同的生理功能;TaHKT1主要在根和葉中表達(dá)，幫助植物根系從土壤中吸收鉀離子，運(yùn)輸?shù)饺~片[28];AtHKT1在擬南芥柱鞘及維管束中大量表達(dá)，減少Na+由根至葉的運(yùn)輸[14]。本研究發(fā)現(xiàn)IbHKT-like基因在葉中表達(dá)量最高，與水稻OsHKT1;1、OsHKT1;3、OsHKT2;3以及OsHKT2;4基因的表達(dá)規(guī)律一致[29]，可能在離子的長(zhǎng)距離運(yùn)輸及再分配中起重要作用。

外源性過(guò)氧化氫（H2O2）、高鹽等非生物脅迫引起的氧化應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致活性氧（ROS）的產(chǎn)生，加劇氧化應(yīng)激損害，植物常常通過(guò)不同代謝途徑來(lái)清除ROS帶來(lái)的傷害[30-31]。在擬南芥中過(guò)表達(dá)AtHKT1;1能減少葉中Na+含量，保護(hù)光合器官免受傷害[32];同樣的，TaHKT1;5-D在根中介導(dǎo)Na+從木質(zhì)部中的卸載，且限制Na+從根到葉的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而降低植株地上部Na+的含量以保護(hù)葉片免受鹽脅迫[33-34]。在低鉀脅迫下，HvHKT2;1在K+吸收或再吸收過(guò)程中發(fā)揮作用，保持細(xì)胞Na+/K+平衡，從而維持植株正常生長(zhǎng)發(fā)育[35];小花堿茅PutHKT1;2在根中表達(dá)量最高[11]。實(shí)時(shí)熒光定量PCR結(jié)果表明，IbHKT-like基因受到低溫、干旱、高鹽和H2O2等多種脅迫誘導(dǎo)表達(dá)，推測(cè)IbHKT-like基因通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞離子穩(wěn)態(tài)，提高甘薯的耐逆性，進(jìn)而適應(yīng)逆境。

本研究分析了甘薯鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)體IbHKT-like蛋白序列信息，發(fā)現(xiàn)其有2個(gè)TrkH保守結(jié)構(gòu)域，10個(gè)跨膜片段。IbHKT-like蛋白與旋花科的矮牽牛InHKT6氨基酸序列十分相似。IbHKT-like蛋白主要定位在細(xì)胞質(zhì)膜上。組織特異性分析結(jié)果表明，IbHKT-like基因在葉中表達(dá)量最高。實(shí)時(shí)熒光定量PCR結(jié)果顯示，IbHKT-like基因受到低溫、干旱、高鹽及過(guò)氧化氫誘導(dǎo)表達(dá)，說(shuō)明IbHKT-like基因在抵御非生物脅迫中發(fā)揮著重要的作用。本研究為下一步研究甘薯IbHKT-like基因在非生物脅迫下的功能及調(diào)控機(jī)理奠定了基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯：陳海霞）

收稿日期：2020-12-06

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2018YFD1000704）;國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31771721）;國(guó)家甘薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS-11）

作者簡(jiǎn)介：蔣 薇（1996- ），女，江蘇常州人，碩士研究生，主要從事甘薯栽培生理與生態(tài)研究。（E-mail）1298081288@qq.com

通訊作者：唐忠厚，（E-mail）zhonghoutang@sina.com