外源蔗糖影响AtKEA1和AtKEA2调节拟南芥幼苗根的生长

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2023.04.009

植物研究 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (4): 562-571.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.04.009

外源蔗糖影响AtKEA1和AtKEA2调节拟南芥幼苗根的生长

郑晟¹^,²(), 高海霞¹, 苏敏¹, 卢尚欢¹, 张腾国¹, 武国凡¹

^1.西北师范大学生命科学学院，兰州 730070
^2.青海师范大学高原科学与可持续发展研究院，西宁 810016

收稿日期:2022-12-13 出版日期:2023-07-20 发布日期:2023-07-03
通讯作者: 郑晟 E-mail:zhengsheng@nwnu.edu.cn
作者简介:郑晟（1984—），男，博士，副教授，主要从事植物离子转运蛋白的功能研究。E-mail：zhengsheng@nwnu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金项目(31860054);西北师范大学青年教师科研能力提升计划项目(NWNULKQN2020-26)

Exogenous Sucrose Affected AtKEA1 and AtKEA2 to Regulate Root Growth of Seedling in Arabidopsis thaliana

Sheng ZHENG¹^,²(), Haixia GAO¹, Min SU¹, Shanghuan LU¹, Tengguo ZHANG¹, Guofan WU¹

^1.College of Life Sciences，Northwest Normal University，Lanzhou 730070
^2.Academy of Plateau Science and Sustainability，Qinghai Normal University，Xining 810016

Received:2022-12-13 Online:2023-07-20 Published:2023-07-03
Contact: Sheng ZHENG E-mail:zhengsheng@nwnu.edu.cn
About author:ZHENG Sheng（1984—），male，Ph.D，associate professor，mainly engaged in functional research of plant ion transporters.E-mail：zhengsheng@nwnu.edu.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(31860054);Northwest Normal University young teachers research capacity promotion plan(NWNULKQN2020-26)

摘要/Abstract

摘要：

为探究拟南芥（Arabidopsis thaliana）K⁺/H⁺反向转运体KEA1和KEA2在植物生长发育过程中的功能作用，以拟南芥野生型和kea1kea2功能缺失突变体为研究材料，通过表型分析，碘化丙啶染色观察根的结构，高效液相色谱法测定内源糖含量，转录组测序及实时荧光定量PCR比较分析相关基因表达量的变化，组织化学染色检测叶片超氧阴离子的分布等研究发现：在没有蔗糖的培养基中，kea1kea2双突变体的根长显著短于野生型Col-0；进一步观察发现，与野生型相比，kea1kea2双突变体的根尖分生组织区较短，内源蔗糖含量下降，并且kea1kea2双突变体的叶片分布较多的O₂^·-。当外源添加30 g·L^-1蔗糖后，野生型与kea1kea2双突变体的根长无显著差异。转录组测序分析显示，许多参与蔗糖信号和根生长发育的关键基因在kea1kea2双突变体中的表达受到抑制。综上所述，外源蔗糖影响AtKEA1和AtKEA2参与调节的拟南芥幼苗根的生长。

关键词: 拟南芥, K⁺/H⁺反向转运体, KEA, 蔗糖, 根生长

Abstract:

To explore the function roles of K⁺-efflux-antiporters KEA1 and KEA2 in Arabidopsis thaliana， wild type and kea1kea2 knock-down mutants of Arabidopsis thaliana were used as materials to investigate the effects of KEA1 and KEA2 on plant growth and development. Phenotypic analysis， propidium iodide staining to observe the structure of roots， high performance liquid chromatography to determine endogenous sugar content， transcriptome sequencing and qRT-PCR to analyze the relative expression levels of related genes， histochemical staining to detect the distribution of superoxide anion in leaves were performed respectively. The results showed that the root length of the kea1kea2 mutant was significantly shorter than that of the wild-type Col-0 plant in the absence of sucrose. Further observation showed that compared with the wild-type， the root meristem zone of kea1kea2 mutant was shorter， the endogenous sucrose content was decreased， and more O₂^·- was distributed in the leaves of the kea1kea2 mutant. However，when 30 g·L^-1 sucrose was exogenously added， there was no significant difference in root length between the wild-type and kea1kea2 mutant. Transcriptome analysis revealed that the expression of many key genes involved in sucrose signals and root growth were repressed in the kea1kea2 mutant. In summary， the results suggested that sucrose might affect AtKEA1and AtKEA2 to regulate root growth in Arabidopsis seedlings.

Key words: Arabidopsis thaliana, K⁺-efflux antiporter, KEA, sucrose, root growth

中图分类号:

Q945

郑晟, 高海霞, 苏敏, 卢尚欢, 张腾国, 武国凡. 外源蔗糖影响AtKEA1和AtKEA2调节拟南芥幼苗根的生长[J]. 植物研究, 2023, 43(4): 562-571.

Sheng ZHENG, Haixia GAO, Min SU, Shanghuan LU, Tengguo ZHANG, Guofan WU. Exogenous Sucrose Affected AtKEA1 and AtKEA2 to Regulate Root Growth of Seedling in Arabidopsis thaliana[J]. Bulletin of Botanical Research, 2023, 43(4): 562-571.

图/表 9

表1

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参考文献 24

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引物 Primer	序列（5′→3′） Sequences（5′→3′）
AtSPS2-F	TGTTTCAACCTTGGCACAAA
AtSPS2-R	GTGGTTTCAACCCTCCTGAA
AtSPS3-F	TGGATCCACACGATCAAGAA
AtSPS3-R	ATCGTCTTGAGCAGCCACTT
AtSPS4-F	GGAGCGTTAAATGTGCCAAT
AtSPS4-R	GTGTGCTTGTCACCACCATC
AtSUS4-F	CAAGTGTAAGCATGACCC
AtSUS4-R	AGGAACAGCTTGAGCCAG
AtSUS5-F	CGAACAAGAAACGGTGAACT
AtSUS5-R	TTCGTTTATGCGTTGTAGCC
AtSUS6-F	GATGAAGATTGCGTATGGAC
AtSUS6-R	AGCCGAGTTAGCACCAAAG
ACTIN7-F	TCCATGAAACAACTTACAACTCCATCA
ACTIN7-R	CATCGTACTCACTCTTTGAAATCCACA

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外源蔗糖影响AtKEA1和AtKEA2调节拟南芥幼苗根的生长

Exogenous Sucrose Affected AtKEA1 and AtKEA2 to Regulate Root Growth of Seedling in Arabidopsis thaliana

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