近日，章文華實(shí)驗(yàn)室在水稻鉀轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白活性調(diào)控及其在耐鹽性中的作用研究中取得新進(jìn)展。該項(xiàng)研究成果于2021年12月8日在PNAS在線發(fā)表（DOI number 10.1073/pnas.2114347118）。生科院和作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士生宋騰釗為第一作者，章文華教授、李文鈺博士為通訊作者，博士生施一淵等參與此工作。另外，井文、沈立軻、林峰副教授也參與了該研究。研究工作受國家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目、中央高校基本業(yè)務(wù)費(fèi)等資助。

 

　　鉀是動(dòng)植物細(xì)胞生命活動(dòng)中的必需元素。植物在鹽漬土壤里生長，維持細(xì)胞內(nèi)K+穩(wěn)態(tài)十分重要。但是，鹽脅迫下植物K+吸收和調(diào)控機(jī)制仍知之甚少。

 

　　為了揭示水稻在鹽脅迫下維持細(xì)胞內(nèi)K+穩(wěn)態(tài)和K+/Na+的調(diào)控機(jī)制，生科院章文華實(shí)驗(yàn)室在前期工作中鑒定了K+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的編碼基因OsHAK21調(diào)控水稻耐鹽性（Shen等， 2015）。在此基礎(chǔ)上，他們篩選到OsHAK21互作蛋白，細(xì)胞色素b5（OsCYB5-2），它定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜。通過在酵母和植物（擬南芥和水稻）中轉(zhuǎn)基因證明OsCYB5-2通過OsHAK21加強(qiáng)對(duì)細(xì)胞內(nèi)K+穩(wěn)態(tài)和耐鹽性的調(diào)控作用。

 

　　他們的研究還發(fā)現(xiàn)，高鹽誘導(dǎo)OsHAK21-OsCYB5-2互作增強(qiáng)。OsCYB5-2結(jié)合OsHAK21不僅增強(qiáng)了OsHAK21對(duì)K+的親和力，也減輕了高鹽環(huán)境中Na+對(duì)OsHAK21轉(zhuǎn)運(yùn)活性的抑制，穩(wěn)定鹽脅迫下OsHAK21介導(dǎo)的K+吸收，限制Na+進(jìn)入細(xì)胞；從而維持了水稻細(xì)胞內(nèi)K+/Na+平衡。OsCYB5-2的調(diào)節(jié)功能依賴其自身結(jié)合heme（血紅素）。該論文揭示了植物HAK蛋白翻譯后調(diào)控的新機(jī)制，闡明了細(xì)胞器之間互作，特別是通過其上的OsHAK21和OsCYB5-2蛋白之間互作在水稻耐鹽中的重要作用，為水稻耐鹽的遺傳改良工程提供了分子基礎(chǔ)。

　　圖：OsHAK21-OsCYB5-2互作調(diào)控水稻耐鹽性的模式圖