日本冈山大学揭示AMT1负责水稻在低铵条件下对铵的吸收

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资源所属：

农业生物技术专题

类型：

前沿资讯

语种：

中文

原文发布日期：

2023-12-27

摘要：

土壤溶液中有两种主要的无机氮形态：铵 (NH4+) 和硝酸盐 (NO3-)。在好氧土壤中，氮主要以硝酸盐形式存在，而铵是稻田等厌氧土壤中的主要氮形式。一些铵转运蛋白AMT成员已在不同植物物种中被克隆并进行功能表征，包括拟南芥、水稻、番茄、玉米等。相比之下，尽管铵是水稻首选的氮形式，但人们对水稻中的AMT知之甚少。日本冈山大学植物科学与资源研究所2021年在New Phytologist杂志上发表了题为“Three polarly localized ammonium transporter 1 members are cooperatively responsible for ammonium uptake in rice under low ammonium condition”的研究论文。该研究发现低铵条件下，水稻根部吸收铵需要三个OsAMT1成员的合作，并且它们对铵的反应存在独特的调节机制。通过RT-PCR研究了水稻根中三个OsAMT1基因的空间表达模式。三个基因在根尖（距根尖0-1厘米处）的表达均不受铵盐的诱导。然而，OsAMT1;1和OsAMT1;2在根成熟区（1-2厘米）的表达受铵的影响分别上调了2.3倍和3.8倍，而OsAMT1;3的表达则受铵的影响下调。在铵盐供应条件下，成熟根区三个基因的表达量均高于根尖区。研究人员产生了携带OsAMT1-Flag基因的转基因品系，这些基因受其自身启动子控制。用Flag抗体对无氮或低铵（0.1 mM）和高铵（5 mM）培养的植株进行免疫染色，观察它们的定位情况。在无氮或含0.1 mM铵的根尖，OsAMT1;1-Flag（OsAMT1;1）定位在表皮和中心圆柱体，信号较弱，但在冠根和侧根成熟区域的外皮层检测到较强的信号。OsAMT1;2-Flag（OsAMT1;2）显示出与OsAMT1;1相似的组织定位。OsAMT1;3-Flag（OsAMT1;3）在根尖和成熟根区的信号很弱，但也观察到与OsAMT1;1相似的定位。与主根相比，OsAMT1;3在侧根中的信号相对较强。通过Western印迹比较了供铵和不供铵植物微粒体部分中OsAMT1;1和OsAMT1;2蛋白的丰度。有铵盐和无铵盐植物的OsAMT1;1蛋白丰度没有明显差异，这可能是由于铵盐的诱导作用较弱；然而，OsAMT1;2蛋白在低铵盐和高铵盐的作用下明显增强，而在硝酸盐的作用下没有增强。此外，OsAMT1;1和OsAMT1;2的质膜部分也发现了类似的趋势。