甘蔗钾转运蛋白基因SsHAK2的克隆及表达特性分析

甘蔗（Saccharum species hybrid）是最重要的糖料作物,由于其生育周期长,生物量大,对钾的需求量也大。南方是我国甘蔗的主要种植区域,由于土壤本身特性,有效钾含量低,限制了甘蔗的生产。因此,培育耐低钾甘蔗品种是提高甘蔗钾吸收效率的有效途径之一。本研究以甘蔗品种新台糖22号为材料进行低钾胁迫处理,利用RT-PCR技术从其根系中克隆得到钾转运蛋白基因,命名为SsHAK2（Gen Bank登录号:KM98738）。该基因全长为2 798 bp,包含一个完整的2 352 bp的ORF,编码784个氨基酸,相对分子量为87.602 k D,等电点为8.85,预测其为碱性蛋白。SsHAK2苷酸序列包含了12个跨膜结构域（S1S12）,有80%的概率定位在细胞质膜上。同时,该基因还包含3个保守结构域,分别为钾转运蛋白结构域和氨基酸转运蛋白结构域。SsHAK2基因与玉米（Zea mays）、大麦（Hordeum vulgare）、水稻（Oryza sativa）等其他作物中HAK基因具有高度的同源性,一致的核苷酸比例在52%95%。q PCR分析结果表明,在低钾、干旱和盐胁迫下,SsHAK2的表达都发生改变。在低钾胁迫条件下处理96 h,该基因相对表达量最大,约达到对照的1.70倍;在盐胁迫条件下处理48 h,该基因的相对表达量出现显著上调,96 h相对表达量最高,约为对照的4.37倍。在干旱胁迫12 h,该基因的相对表达量达到最高,约为对照的4.07倍。干旱胁迫处理24 h,该基因表达量约为对照的1.69倍。但是,在干旱胁迫24到48 h过程中表达由下调转为上调。干旱胁迫48 h后,该基因的表达迅速下调,96 h时该基因表达量最低,约为对照表达量的1/4。q PCR分析结果表明该基因在低钾、干旱和盐胁迫下发挥重要的调控作用。本研究结果为进一步研究甘蔗钾吸收分子机制提供基础。