甲基汞胁迫下水稻OsMATE34的表达及功能分析

　　

摘要：

目的 多药和有毒化合物外排转运蛋白（MATE）在植物营养物质吸收、次生代谢物转运、重金属和外源物质解毒等方面发挥重要的调控作用。研究水稻OsMATE34的生物学功能，为深入理解水稻富集MeHg的分子机制奠定基础，亦为培育低MeHg水稻品种提供科学参考。 方法 通过生物信息学方法，分析OsMATE34的理化性质和系统进化树，利用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）检测MeHg胁迫下水稻不同组织OsMATE34的相对表达量，并研究MeHg胁迫后水稻不同组织MeHg含量，用以分析其表达量与MeHg含量之间的相关性。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，获得1个OsMATE34敲除株系，在苗期进行MeHg处理，测定野生型（WT）和osmate34水稻中MeHg含量，探究OsMATE34对水稻MeHg积累的影响。 结果 水稻OsMATE34基因位于8号染色体上，编码489个氨基酸，其编码蛋白的相对分子量为51.60 kD，理论等电点（isoelectric point, pI）为5.6，为疏水性蛋白。RT-qPCR结果显示，MeHg胁迫抑制OsMATE34在根部表达；叶鞘和叶中OsMATE34表达量随着MeHg浓度升高显著上调，其中80 nmol/L甲基汞处理时叶鞘中基因表达较对照上调20倍。随着MeHg浓度升高，水稻不同组织MeHg含量均呈上升趋势，根中MeHg含量远高于叶鞘和叶。水稻叶鞘和叶中OsMATE34基因的表达量与MeHg含量随着MeHg胁迫浓度升高呈显著的正相关关系。与野生型相比，OsMATE34敲除株系叶鞘、叶和木质部MeHg含量均显著下降，根中MeHg含量无显著差异。 结论 OsMATE34基因参与MeHg由根向地上部的转运，为后续研究水稻吸收转运MeHg的分子机制奠定基础。