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相似文献
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1.
植物钾营养高效与膜运系统的关系   总被引:1,自引:0,他引:1  
HKT1和HAK1等转运子介导钾离子的高亲和吸收以及K^ /Na^ 共运转,从而可能增强Na^ 替代K^ 能力,KAT1和KST1等离子通道介导钾离子的累积和转运,从而调节气孔细胞的渗透压,控制气孔运动,阐述了植物生物膜上离子转运机制和钾营养高效机理的某种可能的关系,这些转运子和通道的高效表达可能与植物钾营养高效有很大的相关性。  相似文献   

2.
植物钾营养高效分子遗传机制   总被引:17,自引:2,他引:15  
王毅  武维华 《植物学报》2009,44(1):27-36
钾是植物生长发育所必需的矿质营养元素之一。不同种类植物的钾营养效率存在差异, 已有证据表明这种差异是受遗传基因控制的。植物细胞依靠细胞膜上的各种钾转运体和通道蛋白吸收和转运钾离子, 这些膜蛋白的活性调控是植物钾营养效率调控的关键和基础。本文对植物钾营养高效性状分子遗传机制以及相关基因的分子功能和调控机制的研究进展进行了简要评述, 并讨论了改善作物钾营养高效性状的可能途径。  相似文献   

3.
植物钾营养高效分子遗传机制   总被引:2,自引:0,他引:2  
钾是植物生长发育所必需的矿质营养元素之一。不同种类植物的钾营养效率存在差异,已有证据表明这种差异是受遗传基因控制的。植物细胞依靠细胞膜上的各种钾转运体和通道蛋白吸收和转运钾离子,这些膜蛋白的活性调控是植物钾营养效率调控的关键和基础。本文对植物钾营养高效性状分子遗传机制以及相关基因的分子功能和调控机制的研究进展进行了简要评述,并讨论了改善作物钾营养高效性状的可能途径。  相似文献   

4.
为更好的进行钾素营养有关基因表达调控和功能性研究, 我们采用同源重组法通过重叠引物扩增分别将URA3和HIS3基因替代酿酒酵母的TRK1和TRK2基因, 并以酿酒酵母的尿嘧啶合成酶URA3基因和组氨酸合成酶HIS3为标记基因, 在不含尿嘧啶和组氨酸的基本培养基筛选转化子获得了钾离子转运蛋白TRK1和TRK2基因缺失的酿酒酵母钾素营养缺陷型菌株, 该菌株在低K+培养基中导入拟南芥K+转运体基因AtKuP1可恢复正常生长。  相似文献   

5.
张宏飞  王锁民 《植物学报》2007,24(5):561-571
盐胁迫是影响农业生产的重要环境因素之一。本文对植物Na+吸收的机制和途径、Na+在植物体内的长距离转运以及细胞内Na+稳态平衡的研究进展进行了概述。参与植物Na+吸收与转运的蛋白和通道可能包括HKT、LCT1、AKT和NSCC等。其中, HKT是植物体内普遍存在的一类转运蛋白, 能够介导Na+的吸收, 其结构中的带电氨基酸残基对于其离子选择性有着非常明显的影响。LCT1是从小麦中发现的一类能够介导低亲和性阳离子吸收的蛋白, 然而在典型的土壤Ca2+浓度下LCT1并不能发挥吸收Na+的功能。AKT家族的成员在高盐环境下可能也参与了Na+的吸收。目前虽然还没有克隆到编码NSCC蛋白的基因, 但是NSCC作为植物吸收Na+的主要途径的观点已被广泛接受。SOS1和HKT参与了Na+在根部与植株地上部的长距离转运过程, 它们在木质部和韧皮部的Na+装载和卸载中发挥重要作用, 从而影响植物的抗盐性。另外, 由质膜Na+/H+逆向转运蛋白SOS1、蛋白激酶SOS2以及Ca2+结合蛋白SOS3组成的SOS复合体对细胞的Na+稳态具有重要的调节作用, 单子叶和双子叶植物之间的这种调节机制在结构和功能上具有保守性。SOS复合体与其它位于质膜或液泡膜上的Na+/H+逆向转运蛋白以及H+泵一起调节着细胞的Na+稳态。  相似文献   

6.
为更好的进行钾素营养有关基因表达调控和功能性研究,我们采用同源重组法通过重叠引物扩增分别将URA3和HIS3基因替代酿酒酵母的TRK1和TRK2基因,并以酿酒酵母的尿嘧啶合成酶URA3基因和组氨酸合成酶HIS3力标记基因,在不舍尿嘧啶和组氨酸的基本培养基筛选转化子获得了钾离子转运蛋白TRK1和TRK2基因缺失的酿酒酵母钾素营养缺陷型菌株,该菌株在低K 培养基中导入拟南芥K 转运体基因AtKuP1可恢复正常生长.  相似文献   

7.
高等植物Na+吸收、转运及细胞内Na+稳态平衡研究进展   总被引:12,自引:1,他引:11  
盐胁迫是影响农业生产的重要环境因素之一。本文对植物Na 吸收的机制和途径、Na 在植物体内的长距离转运以及细胞内Na 稳态平衡的研究进展进行了概述。参与植物Na 吸收与转运的蛋白和通道可能包括HKT、LCT1、AKT和NSCC等。其中,HKT是植物体内普遍存在的一类转运蛋白,能够介导Na 的吸收,其结构中的带电氨基酸残基对于其离子选择性有着非常明显的影响。LCT1是从小麦中发现的一类能够介导低亲和性阳离子吸收的蛋白,然而在典型的土壤Ca2 浓度下LCT1并不能发挥吸收Na 的功能。AKT家族的成员在高盐环境下可能也参与了Na 的吸收。目前虽然还没有克隆到编码NSCC蛋白的基因,但是NSCC作为植物吸收Na 的主要途径的观点已被广泛接受。SOS1和HKT参与了Na 在根部与植株地上部的长距离转运过程,它们在木质部和韧皮部的Na 装载和卸载中发挥重要作用,从而影响植物的抗盐性。另外,由质膜Na /H 逆向转运蛋白SOS1、蛋白激酶SOS2以及Ca2 结合蛋白SOS3组成的SOS复合体对细胞的Na 稳态具有重要的调节作用,单子叶和双子叶植物之间的这种调节机制在结构和功能上具有保守性。SOS复合体与其它位于质膜或液泡膜上的Na /H 逆向转运蛋白以及H 泵一起调节着细胞的Na 稳态。  相似文献   

8.
Na+/H+ 逆向转运蛋白与植物耐盐性关系   总被引:12,自引:0,他引:12  
Na+/H+ 逆向转运蛋白与植物的耐盐性有密切的关系。在高等植物体内,主要存在两种Na+/H+ 逆向转运蛋白,分别为位于细胞质膜上的逆向转运蛋白SOS1,以及存在于液泡膜上的AtNHX1。质膜Na+/H+ 逆向转运蛋白主要负责Na+ 的外排,液泡膜Na+/H+ 逆向转运蛋白主要负责把Na+ 区隔化入液泡。过量表达质膜Na+/H+ 逆向转运蛋白SOS1或液泡膜Na+/H+ 逆向转运蛋白AtNHX1能够明显提高植物的耐盐性。本文对植物中Na+/H+ 逆向转运蛋白及其与植物耐盐性之间的关系研究最新进展作一概述。  相似文献   

9.
盐胁迫主要由Na+引起,过高的Na+浓度引起的离子毒害,渗透胁迫和K+/Na+比率的不平衡使植物新陈代谢异常,这是对大多数器官造成伤害的原因。植物抵御盐胁迫的主要方式是将细胞内过多的Na+从质膜向细胞外排放和将Na+在液泡中区隔化,这一过程是由Na+/H+ 逆向转运蛋白完成的。本文概述了植物中Na+/H+ 逆向转运蛋白的发现、特征、分子生物学方面的研究,以及Na+/H+ 逆向转运蛋白在植物耐盐性中的重要作用。  相似文献   

10.
植物高亲和钾离子转运蛋白HAK功能研究进展   总被引:1,自引:0,他引:1  
钾(Potassium,K)是植物生长发育重要的营养元素,素有"抗逆元素"和"品质元素"之称。在低钾环境下植物主要利用高亲和的转运蛋白进行钾离子的吸收和转运,KUP/HAK/KT作为植物体内钾离子高亲和转运蛋白家族中最大,成员最多的家族,在植物高亲和转运钾离子过程中发挥关键作用。系统阐述了植物KUP/HAK/KT家族的基本情况及其分类、高亲和钾离子转运蛋白HAK的系统发育分析、HAK转运蛋白在提高植物钾吸收,影响植物生长发育,增强植物抵抗生物胁迫和非生物胁迫能力等方面的功能研究,最后展望了钾离子转运蛋白HAK后续有待解决的问题。深入了解HAK钾转运蛋白在植物体内的作用机制对于有效提高钾肥的利用效率,提升作物产量与品质,促进农业发展等方面具有重要的现实意义。  相似文献   

11.
Non-selective slow vacuolar (SV) channels mediate uptake of K+ and Na+ into vacuolar compartment. Under salt stress plant cells accumulate Na+ in the vacuole and release vacuolar K+ into the cytoplasm. It is, however, unclear how plants mediate transport of K+ from the vacuole without concomitant efflux of toxic Na+. Here we show by patch-clamp studies on isolated Arabidopsis thaliana cell culture vacuoles that SV channels do not mediate Na+ release from the vacuole as luminal Na+ blocks this channel. Gating of the SV channel is dependent on the K+ gradient across the vacuolar membrane. Under symmetrical K+ concentrations on both sides of the vacuolar membrane, SV channels mediate potassium uptake. When cytoplasmic K+ decreases, SV channels allow K+ release from the vacuole. In contrast to potassium, Na+ can be taken up by SV channels, but not released even in the presence of a 150-fold gradient (lumen to cytoplasm). Accumulation of Na+ in the vacuole shifts the activation potential of SV channels to more positive voltages and prevents gradient-driven efflux of K+. Similar to sodium, under physiological conditions, vacuolar Ca2+ is not released from vacuoles via SV channels. We suggest that a major Arabidopsis SV channel is equipped with a positively charged intrinsic gate located at the luminal side, which prevents release of Na+ and Ca2+, but permits efflux of K+. This property of the SV channel guarantees that K+ can shuttle across the vacuolar membrane while maintaining Na+ and Ca2+ stored in this organelle.  相似文献   

12.
将当年生构树幼苗置于含有不同浓度(04、1、2、3、4 g·kg-1)NaCl的土壤中,研究其生物量积累、叶片细胞质膜透性和K+、Ca2+、Na+、Cl-等离子的吸收、分布及运输,并观察盐害症状.结果表明:构树幼苗的叶片质膜透性随着NaCl浓度的增加和胁迫时间的延长而升高,根冠比随NaCl浓度的升高而增加,大于3 g·kg-1的土壤盐胁迫对构树叶片的质膜透性及植株的生物量积累影响显著.构树幼苗各器官中Na+和Cl-含量随土壤NaCl浓度升高而显著增加,K+和Ca2+则随之降低,叶片各离子含量均明显高于根和茎.说明盐胁迫影响根系对K+和Ca2+的吸收,并抑制了它们向地上部分的选择性运输,使叶和茎的K+和Ca2+含量下降.构树通过吸收积累Na+和Cl-抵御土壤盐分带来的渗透胁迫,但过量的Na+和Cl-积累会造成单盐毒害.作为抗盐性较高的非盐生植物,构树地上部分的拒盐作用不显著.  相似文献   

13.
将当年生构树幼苗置于含有不同浓度(04、1、2、3、4 g·kg-1)NaCl的土壤中,研究其生物量积累、叶片细胞质膜透性和K+、Ca2+、Na+、Cl-等离子的吸收、分布及运输,并观察盐害症状.结果表明:构树幼苗的叶片质膜透性随着NaCl浓度的增加和胁迫时间的延长而升高,根冠比随NaCl浓度的升高而增加,大于3 g·kg-1的土壤盐胁迫对构树叶片的质膜透性及植株的生物量积累影响显著.构树幼苗各器官中Na+和Cl-含量随土壤NaCl浓度升高而显著增加,K+和Ca2+则随之降低,叶片各离子含量均明显高于根和茎.说明盐胁迫影响根系对K+和Ca2+的吸收,并抑制了它们向地上部分的选择性运输,使叶和茎的K+和Ca2+含量下降.构树通过吸收积累Na+和Cl-抵御土壤盐分带来的渗透胁迫,但过量的Na+和Cl-积累会造成单盐毒害.作为抗盐性较高的非盐生植物,构树地上部分的拒盐作用不显著.  相似文献   

14.
Calcium can ameliorate Na+ toxicity in plants by decreasing Na+ influx through nonselective cation channels. Here, we show that elevated external [Ca2+] also inhibits Na+ -induced K+ efflux through outwardly directed, K+ -permeable channels. Noninvasive ion flux measuring and patch-clamp techniques were used to characterize K+ fluxes from Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) root mature epidermis and leaf mesophyll under various Ca2+ to Na+ ratios. NaCl-induced K+ efflux was not related to the osmotic component of the salt stress, was inhibited by the K+ channel blocker TEA+, was not mediated by inwardly directed K+ channels (tested in the akt1 mutant), and resulted in a significant decrease in cytosolic K+ content. NaCl-induced K+ efflux was partially inhibited by 1 mm Ca2+ and fully prevented by 10 mm Ca2+. This ameliorative effect was at least partially attributed to a less dramatic NaCl-induced membrane depolarization under high Ca2+ conditions. Patch-clamp experiments (whole-cell mode) have demonstrated that two populations of Ca2+ -sensitive K+ efflux channels exist in protoplasts isolated from the mature epidermis of Arabidopsis root and leaf mesophyll cells. The instantaneously activating K+ efflux channels showed weak voltage dependence and insensitivity to external and internal Na+. Another population of K+ efflux channels was slowly activating, steeply rectifying, and highly sensitive to Na+. K+ efflux channels in roots and leaves showed different Ca2+ and Na+ sensitivities, suggesting that these organs may employ different strategies to withstand salinity. Our results suggest an additional mechanism of Ca2+ action on salt toxicity in plants: the amelioration of K+ loss from the cell by regulating (both directly and indirectly) K+ efflux channels.  相似文献   

15.
邱全胜 《植物学报》2000,17(1):34-38
近年,随着分子生物学技术的不断发展和广泛应用,有关植物质膜钾离子转运体的研究取得重要进展。目前已经克隆到多种质膜钾离子转运体基因并对钾离子转运体生化特性以及结构功能进行了广泛研究。研究认为,质膜钾离子转运体可分为钾离子载体和钾离子通道。钾离子通道又可分为内向性K+通道α亚基、K+通道β亚基及外向性K+通道等三类。本文对上述质膜钾离子转运体的生化特性以及结构功能研究的进展进行了综述。  相似文献   

16.
钾离子通道是植物钾离子吸收的重要途径之一。Shaker K+家族通道是K+通道中最早发现、且研究最深入的K+通道家族。近年来,已从多种植物或同种植物的不同组织器官中分离得到多个Shaker K+钾离子通道基因,如AKT1,AtKC1,QsAKT1,GORK,AKT2等。从结构、表达部位、生理功能和调控等方面介绍了植物Shaker K+通道的研究进展。  相似文献   

17.
The integrative function of neurons depends on the somato-dendritic distribution and properties of voltage-gated ion channels. Sodium, potassium, calcium, and hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated K+ (HCN) channels expressed in the dendrites can be modulated by a number of neurotransmitters and second-messenger systems. For example, activation of protein kinases leads to an increase in dendritic excitability by removing a slow inactivation of Na+ channels and decreasing the activity of transient K+ channels in the apical dendrites of hippocampal pyramidal neurons. Consequently, action potentials propagating along the dendrites can be modified significantly by a variety of neuromodulatory synaptic inputs.  相似文献   

18.
The inhibition of sodium and potassium currents in frog myelinated fibres by ajmaline (AM) and its quaternary derivative, N-propyl ajmaline (NPA), depends on voltage-clamp pulses and the state of channel gating mechanisms. The permanently charged NPA and protonated AM interact only (or mainly) with open channels, while unprotonated AM affects preferently inactivated Na channels. Inhibition of Na currents by NPA and AM does not depend on the current direction and Na ion concentration in external or internal media. In contrast only the outward potassium currents can be blocked by NPA and AM; the inward potassium currents in high K+ ions external media are resistant to the blocking action of these drugs. The voltage dependence of ionic current inhibition by charged drugs suggests the location of their binding sites in the inner mouths of Na and K channels. Judging by the kinetics of current restoration after cessation of pulsing, the drug-binding site complex is much more stable in Na than in potassium channels. Batrachotoxin and aconitine, unlike veratridine and sea anemone toxin, decrease greatly the affinity of Na channel binding sites to NPA and AM. The effects of NPA and AM are compared with those of local anesthetics and other amine blocking drugs.  相似文献   

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