摘要：
[目的]植物SKOR是典型的外向整流型Shaker类钾离子(K+)通道蛋白,介导根部K+向地上部的长距离运输.本研究克隆并鉴定杨树K+通道基因PdbSKOR,在转录水平探讨其组织特异性表达特征及对缺钾、高钾、干旱和低温胁迫的响应情况,并明确其电生理学功能.[方法]通过同源克隆法,在山新杨中鉴定并克隆1个K+通道基因PdbSKOR;运用MEGA 7.0软件构建山新杨等14种不同科属木本植物SKOR通道成员的系统进化树;利用实时荧光定量PCR分析PdbSKOR的组织特异性表达特征及在转录水平根部PdbSKOR对缺钾、高钾(60 mmol·L-1 KCl)、干旱(15％PEG6000)和低温(4°C)处理的响应情况;借助膜片钳系统研究PdbSKOR的电生理功能.[结果]在山新杨中克隆1个K+通道基因PdbSKOR(GenBank No.MT335814),其编码蛋白含有6个离子通道跨膜域(S1—S6)、环核苷酸结合域、Ankyrin锚蛋白域和KHA二聚体功能结构域,属于典型的Shaker类K+通道;14种木本植物SKOR蛋白的氨基酸一致性高达81.09％,S6跨膜区的氨基酸一致性最高(96％);不同科属植物的SKOR同源蛋白在遗传进化关系上差异较大,而同一科属植物的遗传距离较近,山新杨PbdSKOR与同属杨柳科的红皮柳的同源蛋白SpuSKOR的遗传距离最近;在PdbSKOR启动子区域预测到18种顺式作用元件,主要包括发育调控、激素响应和胁迫响应等相关的调控元件;实时荧光定量PCR表明PdbSKOR在3年生山新杨根部的相对表达量最高,其次是盛开期花和花序,在茎部、叶片和果絮中的表达量相对较低;PdbSKOR在组培幼苗根部的表达水平也是最高的,且在转录水平对高钾处理没有响应,但对缺钾、干旱和低温胁迫处理较为敏感,其中,PdbSKOR在幼苗根部的表达水平受缺钾或干旱处理的抑制均显著降低,受低温胁迫诱导而显著增强;膜片钳研究表明当细胞膜电位为+20 mV时,PdbSKOR离子通道即被激活,并记录到典型的外向整流电流,并随胞外K+浓度的降低而增大,且正向电压越大,内向整流的电流越强,表明PdbSKOR是一个电压依赖的外向整流型K+通道.[结论]从山新杨中克隆并鉴定了1个K+通道基因PdbSKOR;山新杨PdbSKOR与红皮柳SpuSKOR在系统进化关系上最近;PdbSKOR主要在山新杨根部(成年树和幼苗)表达,幼苗根部PdbSKOR在转录水平受缺钾、干旱和低温胁迫的调控;PdbSKOR是山新杨根部主导K+外排的通道.
