2012220162410_水稻钾离子通道基因OsKAT1.1 的克隆、表达载体的构建及其电生理功能

基因组学与应用生物学，2011年，第30卷，第4期，第346－351页Genomics and Applied Biology,2011,Vol.30,No.4,346－351

研究报告A Letter

水稻钾离子通道基因OsKAT1.1的克隆、表达载体的构建及其电生理功能

李俊林1高南2刘春生1*苏彦华2

1山东农业大学资源与环境学院,泰安,271018;2土壤与农业可持续发展国家重点实验室,中国科学院南京土壤研究所,南京,210008*通讯作者,csliu@

摘

要

K +通道是植物高效吸收和体内运输K +的载体，对保证植物的钾素营养和增强抗逆性具有重要意

义。水稻生长在淹水环境中，

其K +通道在长期适应物种立地条件的进化过程中可能形成了有别于拟南芥等模式植物的独特功能特征和作用机制。本研究克隆了一个水稻KAT 型K +通道基因OsKAT1.1，并利用电生理技术探讨其电生理功能。研究结果表明，通过一系列亚克隆过程，我们成功构建了适用于双电极电压钳和膜片钳电生理研究的表达载体pCI-OsKAT1.1和pTracer-CMV3－OsKAT1.1。进一步的电生理试验结果验证了构建过程的准确性，并表明水稻OsKAT1.1是一个由膜电位控制的吸收型K +通道。关键词水稻钾通道OsKAT1.1,克隆,表达载体构建,电生理功能

Cloning,Construction of Expression Vectors and Electrophysiological Func-tion of Potassium Channel Gene OsKAT1.1in Rice

Li Junlin 1Gao Nan 2Liu Chunsheng 1*Su Yanhua 2

1College of Resources and Environment of Shandong Agricultural University,Tai'an,271018;2State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agricul-ture,Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing,210008*Corresponding author,csliu@ DOI:10.3969/gab.030.000346

Abstract As one of major mechanisms mediating K +acquisition and redistribution in plants,K +channels are key machineries in supporting potassium nutrition as well as improving stress resistance.Growing in flooding paddy soil,rice K +channels could form preferential functional characteristics and regulatory mechanisms adaptive to the circumstances that are different from their counterparts found in dry land model plants such as Arabidopsis thaliana .However,our knowledge on rice K +channels is not well documented.Therefore,in this report,a KAT-type rice K +channel gene OsKAT1.1was cloned and functionally studied through electrophysiological ap-proaches.Expression vectors pCI-OsKAT1.1and pTracer-CMV3－OsKAT1.1were successfully constructed for downstream studies with two-electrode voltage-clamp or patch-clamp respectively.Pilot electrophysiological mea-surements confirmed correct expression of target channel in both vectors,and proved that OsKAT1.1was a volt-age-gated K +uptake channel.

Keywords Rice potassium channel OsKAT1.1,Cloning,Expression vector construction,Electrophysiological functionality

基金项目：本研究由国家转基因重大专项课题(2009ZX08009－129B)和国家973项目(2007CB109303)共同资助

钾是植物生长发育所必需的营养元素之一，在植物体内以K +形态存在，是植物细胞中含量最丰富的离子。K +在植物体中移动性很强。植物细胞通过细胞膜外K +的进入和液泡中K +的流出，使细胞质中的K +浓度严格控制在80~100mmol/L 。如此巨大的钾库容水平反映了钾的调控功能，在调控细胞内众多过

程中扮演着“多面手”的角色。植物钾库容的动态平衡

与调控，主要是由多种高通量的K +通道承担的。

KAT 型K +通道是Shark 型K +通道中的一类，是目前研究最为透彻的气孔调控型通道。它是一种内向整流型K +通道，主要在叶片中表达，特别是在保卫细胞中，对气孔的调节具有重要的生理意义