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徐国华教授课题组揭示水稻吸收和转运氨基酸的新机制
更新时间：2020-03-24 浏览数：次
氨基酸不仅是植物可以直接利用的土壤氮素组分，而且也是植物体内氮素再分配的最主要形态，但农作物如何吸收和转运氨基酸知之甚少。
近日，南京农业大学资源与环境科学学院徐国华课题组在The Plant Journal在线发表了一篇题为Oryza sativa Lysine-Histidine-type Transporter 1 functions in root uptake and root-to-shoot allocation of amino acids in rice的研究论文，研究通过水稻全基因组氨基酸转运蛋白基因与籼稻和粳稻根系吸收15N标记的天冬氨酸速率之间的关联分析，筛选到负责水稻根系氨基酸吸收的关键基因OsLHT1，并深入分析了OsLHT1对水稻吸收和转运氨基酸的影响。
图1. OsLHT1对水稻吸收和转运氨基酸的影响
该研究发现，粳稻和籼稻均可以直接吸收氨基酸，但供试的粳稻品种根系对天冬氨酸的吸收能力平均约为籼稻品种的1.5倍。OsLHT1启动子区存在与氨基酸吸收关联的3个单碱基变异（SNP），在粳稻中的表达丰度显著高于籼稻。通过供试多种15N标记的不同浓度的氨基酸和无机铵，发现在异源酵母系统中，OsLHT1是一个底物非特异、高亲和（Km值为49-74 微摩尔/升）的氨基酸转运蛋白；在水稻中，OsLHT1功能缺失导致根系对氨基酸的吸收减少40-66%，同时大幅减少根系吸收及合成的氨基酸往地上部的分配转运，显著影响生长发育，降低生物量和籽粒产量。该发现有助于未来通过遗传改良水稻对氨基酸的吸收转运，提高水稻氮素利用效率和改善稻米品质。
徐国华教授的博士生郭楠为该论文的第一作者，徐国华教授和华盛顿州立大学Mechthild Tegeder教授为共同通讯作者。本研究得到了科技部国家重点研发计划和国家自然科学基金委的资助。