环核苷酸门控通道基因HcCNGC11能够正向调控肯纳夫（Hibiscus cannabinus L.）对盐胁迫的反应

《Plant Molecular Biology》：A cyclic nucleotide-gated channel gene HcCNGC11 positively regulates salt stress responses in kenaf (Hibiscus cannabinus L.)

锦葵HcCNGC11通过调控抗氧化系统和胁迫响应基因增强盐胁迫耐受性，其表达主要在根部，与CaM、CNGC等蛋白互作。

　　

摘要

环核苷酸门控通道（CNGCs）是一类在进化上保守的、可渗透钙离子的非选择性阳离子通道，在植物非生物胁迫反应中发挥着关键的调节作用。本研究通过整合基因组学和功能分析方法，对肯纳夫（Hibiscus cannabinus L.）中的 HcCNGC11 进行了表征。利用 GFP 融合构建体进行的亚细胞定位分析证实了 HcCNGC11 主要定位于质膜上。组织特异性表达谱分析显示，HcCNGC11 的转录本在根部的积累量最高（是叶片的 2.8 倍），其次是叶片、茎和种子。值得注意的是，在 150 mM NaCl 胁迫下，HcCNGC11 的转录水平迅速上调，处理后 3 小时达到最大诱导值。通过病毒诱导的基因沉默技术发现，HcCNGC11 的沉默显著抑制了肯纳夫在盐胁迫下的生长。对沉默株系的生化分析表明，抗氧化酶（SOD、POD、CAT）的活性降低了 5–66%，渗透调节物质（可溶性蛋白质、脯氨酸）减少，叶绿素含量下降，活性氧（H?O?、O?·?）积累增加。在盐胁迫条件下，HcCNGC11 被沉默的植物表现出抗氧化酶基因（HcSOD、HcPOD、HcCAT）以及胁迫响应基因（HcP5CS、HcLTP、HcNCED）的显著下调。相反，过表达 HcCNGC11 的拟南芥（Arabidopsis）品系在盐胁迫下的抗氧化酶活性提高了 20–47%，渗透调节物质增加，叶绿素含量增强，活性氧积累显著减少。对这些转基因株系的分子分析显示，抗氧化基因（AtSOD1、AtPOD1、AtCAT1）和胁迫响应基因（AtSOS1、AtNHX1、AtCOR15）的表达上调。通过酵母双杂交（Y2H）和双分子荧光互补（BiFC）实验进行的蛋白质-蛋白质相互作用研究确定了多个与 HcCNGC11 结合的伴侣蛋白，包括 HcCaM7、HcCNGC21、HcTHI1 和 HcTCP14。综上所述，这些结果表明 HcCNGC11 通过调节抗氧化系统和胁迫响应途径来正向调控植物的耐盐性。