拟南芥lks1突变抑制因子的筛选、基因克隆及其功能分析

钾是是植物体内含量最丰富的一价阳离子，是植物生长发育所必需的大量元素之一。土壤是植物钾最主要的来源，然而土壤缺钾以及钾肥短缺已经成为制约我国、甚至世界农业生产发展的重要因素之一。利用分子生物学方法阐明植物吸收利用钾的机制对于提高生产、获得钾吸收高效的作物新品种具有重要意义。本实验室的前期研究工作表明，拟南芥中植物特异的丝氨酸/苏氨酸激酶家族成员CIPK23，能被CBL1或CBL9激活并通过磷酸化钾通道AKT1而调节植物在低钾胁迫条件下的钾吸收和转运（Xu et al.,2006）。本项目拟以lks1突变体为背景进行诱变，筛选lks1突变的抑制因子，图位克隆获得该基因，并进行系列的生理、生化和遗传分析，明确其在植物钾离子吸收和转运中的作用，阐明其与CIPK23、AKT1等因子之间的关系，为植物钾离子吸收和转运的分子调控网络机制的研究提供科学依据。

本项目通过对拟南芥突变体cipk23 (lks1)的种子进行诱变，筛选其突变抑制因子。对诱变后获得的M2代种子进行移苗实验，低钾（LK）培养基上移苗约13万株，获得性状相对稳定的突变体植株4株。对其中性状最为稳定的98#进行了图位克隆，确定了此突变为拟南芥钾离子转运体AtKC1第322位的甘氨酸突变为天冬氨酸（G322D）。此突变在LK培养基上呈现冠部保持绿色的耐低钾表型。无论在MS培养基上还是在低钾培养基上，98号突变体材料的钾含量均高于野生型，也远远高于lks1。将AtKC1的基因组序列转至98#突变体中，恢复材料的LK移苗实验结果表明野生型AtKC1可将突变体98#的表型恢复，即呈现与lks1突变体一致的在LK培养基上的低钾敏感表型。其进一步的功能研究正在进行中。