黄瓜硅转运相关基因CSiT-1和CSiT-2功能研究

硅是植物体的重要组成部分, 虽然还未列为植物的必需元素，但它在促进植物生长发育、提高作物对非生物逆境（干旱、盐分和重金属等）和生物逆境（病虫害）抗性等方面都具有重要作用。分子生物学研究表明，硅能参与抗逆信号传导过程并诱导与植物抗逆机制相关的基因表达，但从分子水平上揭示硅转运积累机理还很薄弱，目前只从单子叶植物水稻中克隆到硅转运积累相关基因，但在黄瓜等双子叶植物上尚未见报道。.通过生物信息学手段和RT-PCR技术从黄瓜中克隆到两个硅转运积累相关的NIP家族基因CSiT-1和CSiT-2，本项目通过遗传转化技术获得CSiT-1和CSiT-2基因过量表达和抑制表达的转基因黄瓜植株，研究不同硅浓度下转基因和非转基因植株硅吸收转运分配以及相关基因时空表达，探明CSiT-1和CSiT-2在硅吸收转运分配中的作用，为揭示双子叶植物硅吸收转运分配机制和硅的营养作用奠定基础。

硅在提高作物对非生物逆境和生物逆境抗性等方面具有重要作用。但由于硅在植物中的作用和转运积累机理还不是很清楚。本项目组从黄瓜中克隆到硅转运积累相关的两个基因CSiT-1和CSiT-2，并对其功能进行了研究。将CSiT-1和CSiT-2与其它硅转运蛋白进行氨基酸序列比对，发现含有两个NPA基序和4个ar/R选择性过滤器的残基[G(Gly)/C(Cys)、S(Ser)、G(Gly)和 R(Arg)]。这两个基因在各个器官中都有表达，有趣的是其表达呈现昼夜节律表达模式。它们在叶片中的表达量很高，并且其表达量随着外源硅供给量的增加而增加,不同于其它作物比如水稻OsLsi1硅转运相关基因表达。两个硅转运蛋白都是定位在质膜上。研究结果表明克隆到硅转运相关的基因，并且它们在根和叶中的表达呈昼夜节律的表达模式。