拟南芥高亲和性钾离子转运体AtHAK5的功能位点和响应低钾信号的分子机制研究

植物细胞感应外界环境的变化是植物自然适应性的重要基础。前期研究工作发现，当模式植物拟南芥的根细胞处在低钾（K）条件下，高亲和性K+转运体AtHAK5的基因表达迅速升高，其蛋白产物整合到细胞质膜上以后，不仅可以吸收K+，而且可以吸收同K+类似的、抑制植物生长的重金属铯离子（Cs+）。在低K条件下，athak5突变体由于K+吸收能力的下降表现出根生长受抑制的表型；同时由于缺失Cs+进入细胞的通道，表现出抗Cs+毒害的表型。athak5是目前已知的唯一同时具有这两种表型的突变体。本项目拟以这两种特异表型为参数，确定AtHAK5的氨基酸功能位点；同时从拟南芥化学诱变和T-DNA插入突变体库中筛选有athak5表型的突变体，结合遗传学、分子生物学，以及电生理和常规生理技术，建立植物细胞中低钾信号转导的新分子途径。

AtHAK5是拟南芥高亲和性钾转运体，其基因表达受低钾强烈诱导，编码蛋白在低钾条件下可以整合到质膜。生物信息学分析发现其氨基酸序列含有多处潜在的磷酸化位点。我们假设这些位点对于AtHAK5功能至关重要。为探讨AtHAK5功能位点，分别将AtHAK5 cDNA和带有13种不同点突变位点的AtHAK5转化到athak5突变体中，获得14种稳定表达的转基因植株。利用athak5突变体根对Cs敏感的表型，最终确定T549A和 T666A为非核心磷酸化位点。如下11个位点为AtHAK5功能必须位点：F85L，T86A，T311A，T359A，P551S，D552N，S603A，S604A，K668E，S698A和V713L。