Food Energy Secur农科院作物所：NMT发现E3泛素连接酶基因TaPUB15增强了水稻在盐胁迫下排钠保钾的能力

基本信息

主题：NMT发现E3泛素连接酶基因TaPUB15增强了水稻在盐胁迫下排钠保钾的能力

期刊：Food and Energy Security

影响因子：5.242

研究使用平台：NMT植物耐盐创新平台

标题：TaPUB15, a U-Box E3 ubiquitin ligase gene from wheat, enhances salt tolerance in rice

作者：中国农业科学院作物研究所景蕊莲、毛新国、李巧茹

检测离子/分子指标

Na⁺、K⁺

检测样品

2周龄水稻幼苗（转基因、WT）根分生区（距根尖100 μm根表上的点）

植物U-box（PUB）E3泛素连接酶在对环境胁迫和激素信号的响应中起着至关重要的作用，但在小麦（Triticum aestivum L.）中对其了解甚少。我们鉴定了一个U-box E3泛素连接酶基因TaPUB15，它在小麦栽培品种中是保守的。TaPUB15在多种组织中表达，且根部的表达量远高于其他组织。盐、脱落酸、4℃和聚乙二醇（PEG）诱导TaPUB15的转录。TaPUB15-D的过表达使转基因水稻的耐盐性得到改善，同时转基因水稻的根也增多。离子通量测定表明，转基因水稻植株的耐盐性得到改善，在盐度胁迫下保持较低的Na⁺/K⁺比值。基因表达测定表明，相对于野生型，转基因水稻中一些盐胁相关基因显著上调。转基因水稻的这些结果也在转基因拟南芥中得到了验证。我们的数据表明，TaPUB15在提高作物植物的耐盐性方面起着至关重要的作用，是未来促进耐盐小麦育种的宝贵基因资源。

离子/分子流实验处理

100 mM NaCl处理1 h

图1. 转基因水稻在盐胁迫下Na⁺和K⁺的流速变化情况

其他实验结果

• 3个TaPUB15同源基因均高度保守。

• TaPUB15-D定位在细胞核和细胞质中。

• TaPUB15在幼苗根系表达量最高，其次是幼苗叶片、抽穗期根系和萌发期和幼苗期的根基部。在抽穗的节、茎和旗叶中表达量最低。

• 在250 mM NaCl、50 μM ABA和4°C低温处理下，TaPUB15被强烈激活，但在16.1% PEG处理下TaPUB15被激活程度较低。

• TaPUB15-D过表达导致转基因水稻的根更长、更多。

• TaPUB15-D在水稻中的过表达增强了其耐盐性。

• 转基因株系中OsP5CS1的转录水平与WT相比增加了近4倍。钾转运基因OsHKT1;1的表达被盐胁迫显著诱导。

• TaPUB15-D的过表达减少了Na⁺的积累，使水稻转基因株系在盐碱条件下保持相对较低的Na⁺/K⁺比值。

• TaPUB15-D的过表达增强了转基因拟南芥的耐盐性。