大麦NAR2/NRT2互作的作用机理及其调控机制研究

高亲和硝酸根吸收系统（HATS）是植物氮素吸收系统的有机组成部分，在调控根系对低浓度硝酸根的吸收和根系发育方面发挥着重要作用。研究表明，高等植物HATS系统中的一些NRT2蛋白需要一个特异的NAR2蛋白一起才能转运硝酸根。已有结果证明，酸性pH显著降低大麦根系HATS的活性和异源表达的HvNRT2.1/HvNAR2.3双组份转运系统的活性，与预期的酸性pH增强"质子/硝酸根"同向转运系统的活性不相符，推测pH调控了NRT2和NAR2蛋白之间的互作进而影响其功能。本项目针对大麦HATS中NRT2s和NAR2s之间的互作进行深入的分子生理学研究，以期（1）建立两类蛋白之间的互作网络；（2）明确影响蛋白互作的关键氨基酸序列和位点；（3）分析外界pH对NRT2/NAR2特异性互作的影响。力图从分子水平上揭示这种互作在硝态氮高亲和吸收中的重要作用，为提高小麦氮素吸收效率的遗传改良提供一定的理论依据。

氮素是植物生长需要量最大的矿质营养元素，也是农业增产的重要因素之一，因此氮素也成为农作物生长的一个限制因素。但目前农作物生产中，氮肥利用效率却是相当低的，这不仅造成巨大的浪费，而且还会引起严重的环境污染。本项目中我们选取大麦作为研究材料，针对大麦氮素吸收高亲和系统中的NAR2/NRT2互作进行研究。主要包括以下几方面：（1）大麦中NRT2s和NAR2s之间的互作网络研究；（2）pH对NAR2/NRT2互作网络的影响及调控机制研究；（3）NAR2/NRT2互作机理及3个NAR2的氨基酸序列差异与其特异性互作关系研究。. 通过3年的研究，主要取得了如下结果：.（1）建立了大麦NO3-高亲和系统中的NAR2/NRT2互作网络。通过酵母表达系统等方法，我们最终得到以下结果：1. HvNAR2.1与HvNRT2.1、HvNRT2.2、HvNRT2.3和HvNRT2.6之间存在一定的互作，与HvNRT2.4和HvNRT2.5之间无互作反应；2. HvNRT2.2与HvNRT2.1、HvNRT2.2、HvNRT2.3、HvNRT2.4和HvNRT2.6之间没有明显的互作作用，但与HvNRT2.5之间存在较弱的互作反应；3. HvNAR2.3与HvNRT2.1、HvNRT2.2、HvNRT2.3和HvNRT2.4之间有明显的互作作用；但与HvNRT2.5和HvNRT2.6之间无互作反应。.（2） 明确pH对NAR2/NRT2特异性互作的影响；通过在酵母中检测NAR2/NRT2互作，以及在大麦中检测NRT2和NAR2的表达量及NO3-高亲和系统的吸收量，我们发现：pH的确是影响NAR2/NRT2互作的一个重要因素。大麦根中NO3-高亲和系统的吸收量受环境pH影响的，并且这种吸收量的变化是与NRT2s和NAR2s的表达量相一致的。.（3）NAR2/NRT2互作机理及3个NAR2的氨基酸序列差异与其特异性互作关系研究。根据大麦3个NAR2的氨基酸序列的差异，构建了4种HvNAR2.1\HvNAR2.3、HvNAR.2\HvNAR2.3氨基酸序列互换的组合序列，通过酵母双杂系统发现3处重要的氨基酸区段与NAR2\NRT2互作作用有直接的关系。