水稻OsHKTs的分子互作、修饰与复杂耐盐调节途径的研究

耐盐一直是水稻育种的主要目标之一，揭示水稻耐盐过程的复杂调控机制是当前紧迫的问题。近年来已发现多种盐离子转运体的功能。相对于拟南芥中仅有一个AtHKT1,水稻OsHKTs家族有9个基因，已证明其中某些成员是Na+的特异转运体，有较强的耐盐表型。本研究将以我们前期工作的研究结果OsHKT1;1（电压依赖）、OsHKT1;5（SKC1,似漏电流电导）、OsHKT2;1（Ｋ-依赖）三个功能典型的转运体为基础，鉴定OsHKTs其它成员的功能，解析异源亚基多聚体转运特性的变化，进一步分离上述典型转运体的调节或修饰分子，体外初步重建这些分子的耐盐调控途径，探讨禾本科作物耐盐与离子平衡的复杂自然属性。长远目标是建立以 OsHKTs 和 OsNHXs为效应节点的耐盐调控途径，为作物耐盐的基因工程育种，既提供可供参考的总体框架，又揭示其精细修饰的细节。

耐盐一直是水稻育种的主要目标之一，揭示水稻耐盐过程的复杂调控机制是当前紧迫的问题，相对于拟南芥中仅有一个AtHKT1,水稻OsHKTs家族有9个基因，已证明其中某些成员是Na+的特异转运体，有较强的耐盐表型。本课题系统研究了OsHKTs转运体家族，克隆了这一家族的所有9个成员，获得相关2个基因的植物纯合突变体，验证了其中7个基因的功能，确认了OsHKTs 家族7个成员的功能，其中三个成员具有新的功能：OsHKT9（OsHKT2；4）具有钙离子转运新功能已发表（PNAS 2010）；OsHKT2（OsHKT2；2）是一个似漏电流性质的钾、钠共转运体； OsHKT4（OsHKT1；1）OsHKT1；1是一个内向整流性的电压依赖型钠离子转运体，其活性受氧化还原状态的调节；研究了OsHKTs 成员之间（OsHKT2；2和OsHKT1/1 OsHKT2；2和OsHKT1；5 /OsHKT1；1和OsHKT1；5）的异源亚基互作导致的功能变化，如：平衡电位的变化，活性的改变；筛选获得了与OsHKTs互作的分子，建立了OsHKT8（ OsHKT1；5）与调节修饰分子C2的可能调控途径；同时也研究了高粱耐盐品种3个HKT成员的功能，发现了小于1mM Na+浓度可以激活的成员，具有低钠敏感性；发现了三分子复合体传导盐刺激信号的钙分子开关；发现了一类新的氯离子通道，正在深入研究氯离子与钠离子转运的协同性，另有2篇论文正在整理准备发表，完成了专利申请4项，获国家发明专利授权1项；合作发表了相关的成果（The Plant Cell 2010, PNAS 2011），项目主持人被邀请为科技部、财政部、农业部重大专项评委，被选为中国植物修复学会的理事；植物学报、植物生理学报编委等；参加了3次国际或全国学术会议并应邀作报告；入选了首批北京市“海聚工程－海外高层次人才”，同时被聘为北京市政府特聘专家；指导在读研究生16人 包括：博士后1名、博士5名、硕士生10名；指导培养了德国交换留学生6人，已经毕业的博士生1人，硕士生12人。积极组织参与学科建设，成功获批生物学和生态学一级学科博士点，为主申报获批植物基因资源与低碳环境生物技术北京市重点实验室，指导团队成员博士后（郝艳丽）获得国家自然科学基金（2013-2015），出色完成了该项目的考核指标。