高等植物耐低硫相关基因克隆与功能解析

硫在高等植物以及其它生物体内的含量虽然低，但却有众多重要的生物学功能。硫营养直接关系到植物对环境胁迫的耐受性，影响作物产量和品质。我国土壤的供硫现状比较严峻，缺硫问题日益严重。硫营养高效利用是农作物迫切需要改良的农艺性状。非常遗憾的是我们对硫营养高效利用所知甚微，特别是对其遗传基础和分子机制还几乎是空白，也是国际硫营养研究领域中的难题。认知硫营养高效利用，需首先认知其遗传基础或其遗传决定因子。在前一基金面上项目的资助下，获得三个耐低硫拟南芥突变体，为认知硫营养高效利用的遗传基础和分子机制奠定了一定的基础，本项目拟对sue4突变体进一步深入解析，在已经克隆SUE4基因的基础上，对SUE4基因进行功能解析，将为认知硫营养高效利用的遗传基础和分子机制提供有益线索，并为改良作物硫营养高效利用提供候选基因。

该项目在完成前一基金面上项目(“高等植物硫营养高效吸收利用的遗传基础以及对耐逆境胁迫的影响”，项目批准号：30471038),获得耐低硫突变体sue4的基础上（Wu et al.,2010, J Exp Bot. 61:3407–3422），从这个突变体中克隆了相关基因SUE4，并对所克隆的基因进行功能解析。发现SUE4编码是一个功能未知蛋白，含四个可能的跨膜结构域，该基因的表达和蛋白定位模式与PIN1高度吻合，Y2H实验结果和BiFC都证明该蛋白与PIN1互作，应用分子遗传和DR5-GUS等报告株系的分析表明，SUE4-PIN1互作所导致的结果很可能是IAA向根尖运输受到影响，致使根尖IAA积累显著降低，从而使sue4突变体的主根显著长于野生型对照。该研究结果为我们认知硫营养高效利用的遗传基础和分子机制提供了有益线索，并为改良作物硫营养高效利用提供一个候选基因。