GsIRT3：一种源自甘蓝大豆的锌铁转运基因，可增强拟南芥的耐碱能力

《Journal of Plant Research》：GsIRT3: a zinc-iron transporter gene from Glycine soja, enhancing alkali stress tolerance in Arabidopsis thaliana

　　

摘要

已知ZIP家族基因在锌、铁等二价金属离子的运输中起着重要作用。然而，它们在碱胁迫中的作用至今尚未得到充分研究。本研究中，通过逆转录PCR技术从野生大豆（Glycine soja）中分离出一种ZIP（Zrt、Irt样蛋白）cDNA，并将其命名为GsIRT3。在碱处理后，GsIRT3在根部和叶片中的基因表达水平在不同时间点存在差异。将GsIRT3异源表达于酵母中（pYES2-GsIRT3），可提高其对铁缺乏和锌缺乏胁迫的耐受性。此外，还通过花部浸染法构建了拟南芥的GsIRT3过表达系（OX），用于研究其在胁迫条件下的功能。实验结果表明，与野生型植株相比，GsIRT3过表达系在碱胁迫下表现更好，其根长和鲜重均更高。生理指标检测显示，在碱胁迫下，过表达系的叶绿素含量更高，而丙二醛（MDA）和H₂O₂含量更低。此外，过表达系在碱胁迫下的过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性也有所上升。通过硝基蓝四唑盐（NBT）染色进一步检测超氧自由基的积累情况，结果显示野生型植株的染色程度高于过表达系，说明野生型的超氧水平更高。为进一步验证GsIRT3在胁迫机制中的作用，通过定量实时PCR分析了多种胁迫响应标记基因（RD29A、COR15、KIN1以及H⁺-ATPase）的表达水平，结果发现与野生型相比，过表达系在胁迫处理后这些基因的转录水平均显著升高。最后，通过对大豆中GsIRT3过表达的功能研究，发现过表达系比大豆K599品系具有更强的毛状根生长能力，鲜重也更高。这些结果充分表明GsIRT3在碱胁迫耐受机制中发挥着积极作用。