中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (12): 94-103.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0792
所属专题: 水稻
赵晴1,2(), 欧英卓1,2, 胡诗钦1,2, 周宇阳1, 郭龙彪3, 郝芷圻3, 孟丽君2(
), 刘长华1(
)
收稿日期:
2023-09-22
修回日期:
2024-01-16
出版日期:
2024-04-25
发布日期:
2024-04-22
通讯作者:
作者简介:
赵晴,女,1997年出生,河北承德人,硕士,研究方向:水稻分子育种。通信地址:150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路74号 黑龙江大现代农业与生态环境学院,Tel:0451-86604352,E-mail:2820986105@qq.com。
基金资助:
ZHAO Qing1,2(), OU Yingzhuo1,2, HU Shiqin1,2, ZHOU Yuyang1, GUO Longbiao3, HAO Zhiqi3, MENG Lijun2(
), LIU Changhua1(
)
Received:
2023-09-22
Revised:
2024-01-16
Published:
2024-04-25
Online:
2024-04-22
摘要:
随着全球气候变化和土地盐碱化问题的加剧,提高水稻(Oryza sativa L.)在盐碱地环境下的生长能力成为了农业生产的一个关键挑战。“以种适地”策略的实现需要深入理解水稻的耐盐机制,并在此基础上进行育种改良。本研究总结了近年来关于水稻耐盐调控基因的研究成果,并依据其参与的生物学过程进行了功能性分类。详细分析了水稻对盐胁迫的感知、以及随后激活的多种生理调节机制,包括渗透调节、离子稳态、抗氧化防御系统和养分平衡等。重点讨论了水稻中几个关键的盐胁迫信号途径,包括SOS(Salt Overly Sensitive)途径、MAPK(Mitogen-Activated Protein Kinase)级联途径以及激素调节途径,这些途径在水稻适应盐胁迫环境中起着至关重要的作用。通过综述现有文献资料,本文旨在提供一个全面的水稻耐盐性调控基因及其功能的概览,为水稻耐盐育种工作提供科学依据,同时为提高水稻在盐碱地环境下的产量和质量提供参考。
赵晴, 欧英卓, 胡诗钦, 周宇阳, 郭龙彪, 郝芷圻, 孟丽君, 刘长华. 水稻耐盐生理及分子机制研究进展[J]. 中国农学通报, 2024, 40(12): 94-103.
ZHAO Qing, OU Yingzhuo, HU Shiqin, ZHOU Yuyang, GUO Longbiao, HAO Zhiqi, MENG Lijun, LIU Changhua. Physiological Response and Molecular Mechanism of Salt Tolerance in Rice: A Review[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(12): 94-103.
基因名称 | 基因MSU 基因座 | 基因注释 | 调控作用 | 功能分类 | 参考文献 |
---|---|---|---|---|---|
OsTPP1 | LOC_Os02g44230 | 海藻糖-6-磷酸磷酸酶 | 正调控 | 渗透调节 | [ |
OsTPS1 | LOC_Os08g34580 | 海藻糖-6-磷酸合酶 | 正调控 | [ | |
OsP5CS | LOC_Os05g38150 | △1-吡咯啉-5-羧酸合成酶;脯氨酸生物合成酶 | 正调控 | [ | |
OsCMO | LOC_Os06g48510 | 胆碱单加氧酶 | 正调控 | [ | |
OsBADH1 | LOC_Os07g48950 | 甜菜碱醛脱氢酶 | 负调控 | [ | |
OsCCD1 | LOC_Os06g46950 | 钙结合蛋白 | 正调控 | [ | |
OsRACK1A | LOC_Os01g49290 | 活化的蛋白激酶C受体,WD40蛋白 | 负调控 | [ | |
OsPM1 | LOC_Os05g31670 | 质膜蛋白,AWPM-19家族蛋白 | 正调控 | [ | |
OsSAPK8 | LOC_Os03g55600 | 应激活化蛋白激酶,蔗糖非发酵相关蛋白激酶,SNF1相关蛋白激酶,SnRK2蛋白激酶 | 正调控 | [ | |
OsHKT1 | LOC_Os06g48810 | 高亲和性钠离子转运蛋白,钠钾协同转运蛋白 | 负调控 | 离子平衡调节 | [ |
OsHKT4 | LOC_Os04g51820 | 高亲和性钾离子转运蛋白 | 正调控 | [ | |
OsHKT9 | LOC_Os06g48800 | 高亲和性钾离子转运蛋白,钠钾协同转运蛋白 | 正调控 | [ | |
OsHKT3 | LOC_Os01g34850 | 钠离子转运蛋白 | 正调控 | [ | |
OsHKT6 | LOC_Os02g07830 | 低亲和性钠离子转运蛋白 | 正调控 | [ | |
OsHKT1;5 | LOC_Os01g20160 | 钠离子转运蛋白 | 正调控 | [ | |
OsNHX2 | LOC_Os05g05590 | 液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白 | 正调控 | [ | |
OsRbohA | LOC_Os01g53294 | NADPH氧化酶,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶,呼吸爆发氧化酶 | 正调控 | 抗氧化系统调节 | [ |
OsRbohE | LOC_Os01g61880 | 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶,呼吸爆发氧化酶 | 正调控 | [ | |
OsMYB2 | LOC_Os03g20090 | R2R3型MYB基因 | 正调控 | [ | |
OsGPX1 | LOC_Os04g46960 | 线粒体谷胱甘肽过氧化物酶 | 正调控 | [ | |
OsGPX2 | LOC_Os03g24380 | 磷脂氢过氧化物谷胱甘肽过氧化物酶 | 正调控 | [ | |
OsGPX3 | LOC_Os02g44500 | 线粒体谷胱甘肽过氧化物酶 | 正调控 | [ | |
OsGPX4 | LOC_Os06g08670 | 叶绿体谷胱甘肽过氧化物酶 | 正调控 | [ | |
OsGPX5 | LOC_Os11g18170 | 谷胱甘肽过氧化物酶 | 正调控 | [ | |
OsDHAR1 | LOC_Os05g02530 | 脱氢抗坏血酸还原酶 | 正调控 | [ | |
OsVTC1-1 | LOC_Os01g62840 | 甘露糖-1-磷酸鸟苷酰转移酶,GDP-D-甘露糖焦磷酸化 | 正调控 | [ | |
OsGST4 | LOC_Os01g25100 | 谷胱甘肽S-转移酶 | 正调控 | [ | |
OsGLYII-2 | LOC_Os03g21460 | 乙二醛酶 | 正调控 | [ | |
OsGR2 | LOC_Os02g56850 | 谷胱甘肽还原酶 | 正调控 | [ | |
OsGR3 | LOC_Os10g28000 | 谷胱甘肽还原酶 | 正调控 | [ | |
OsGRX8 | LOC_Os02g30850 | 谷氧还蛋白 | 正调控 | [ | |
OsFe-SOD | LOC_Os06g05110 | 铁超氧化物歧化酶; | 正调控 | [ | |
OsCu/Zn-SOD | LOC_Os08g44770 | 铜/锌超氧化物歧化酶 | 正调控 | [ | |
OsAPX2 | LOC_Os07g49400 | 抗坏血酸过氧化物酶 | 正调控 | [ | |
OsAPX7 | LOC_Os04g35520 | 抗坏血酸过氧化物酶 | 正调控 | [ | |
OsAPx8 | LOC_Os02g34810 | 抗坏血酸过氧化物酶 | 正调控 | [ | |
OsAPXa | LOC_Os03g17690 | 抗坏血酸过氧化物酶 | 正调控 | [ | |
OsMADS27 | LOC_Os02g36924 | MADS-box基因 | 正调控 | 养分调节 | [ |
OsCCX2 | LOC_Os03g45370 | 钙离子/阳离子交换蛋白 | 正调控 | [ | |
OsCML4 | LOC_Os03g53200 | 钙调蛋白 | 正调控 | [ | |
OsCDPK7 | LOC_Os04g49510 | 钙依赖性蛋白激酶 | 正调控 | [ | |
OsMGT1 | LOC_Os01g64890 | 镁转运蛋白 | 正调控 | [ |
基因名称 | 基因MSU 基因座 | 基因注释 | 调控作用 | 功能分类 | 参考文献 |
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OsTPP1 | LOC_Os02g44230 | 海藻糖-6-磷酸磷酸酶 | 正调控 | 渗透调节 | [ |
OsTPS1 | LOC_Os08g34580 | 海藻糖-6-磷酸合酶 | 正调控 | [ | |
OsP5CS | LOC_Os05g38150 | △1-吡咯啉-5-羧酸合成酶;脯氨酸生物合成酶 | 正调控 | [ | |
OsCMO | LOC_Os06g48510 | 胆碱单加氧酶 | 正调控 | [ | |
OsBADH1 | LOC_Os07g48950 | 甜菜碱醛脱氢酶 | 负调控 | [ | |
OsCCD1 | LOC_Os06g46950 | 钙结合蛋白 | 正调控 | [ | |
OsRACK1A | LOC_Os01g49290 | 活化的蛋白激酶C受体,WD40蛋白 | 负调控 | [ | |
OsPM1 | LOC_Os05g31670 | 质膜蛋白,AWPM-19家族蛋白 | 正调控 | [ | |
OsSAPK8 | LOC_Os03g55600 | 应激活化蛋白激酶,蔗糖非发酵相关蛋白激酶,SNF1相关蛋白激酶,SnRK2蛋白激酶 | 正调控 | [ | |
OsHKT1 | LOC_Os06g48810 | 高亲和性钠离子转运蛋白,钠钾协同转运蛋白 | 负调控 | 离子平衡调节 | [ |
OsHKT4 | LOC_Os04g51820 | 高亲和性钾离子转运蛋白 | 正调控 | [ | |
OsHKT9 | LOC_Os06g48800 | 高亲和性钾离子转运蛋白,钠钾协同转运蛋白 | 正调控 | [ | |
OsHKT3 | LOC_Os01g34850 | 钠离子转运蛋白 | 正调控 | [ | |
OsHKT6 | LOC_Os02g07830 | 低亲和性钠离子转运蛋白 | 正调控 | [ | |
OsHKT1;5 | LOC_Os01g20160 | 钠离子转运蛋白 | 正调控 | [ | |
OsNHX2 | LOC_Os05g05590 | 液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白 | 正调控 | [ | |
OsRbohA | LOC_Os01g53294 | NADPH氧化酶,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶,呼吸爆发氧化酶 | 正调控 | 抗氧化系统调节 | [ |
OsRbohE | LOC_Os01g61880 | 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶,呼吸爆发氧化酶 | 正调控 | [ | |
OsMYB2 | LOC_Os03g20090 | R2R3型MYB基因 | 正调控 | [ | |
OsGPX1 | LOC_Os04g46960 | 线粒体谷胱甘肽过氧化物酶 | 正调控 | [ | |
OsGPX2 | LOC_Os03g24380 | 磷脂氢过氧化物谷胱甘肽过氧化物酶 | 正调控 | [ | |
OsGPX3 | LOC_Os02g44500 | 线粒体谷胱甘肽过氧化物酶 | 正调控 | [ | |
OsGPX4 | LOC_Os06g08670 | 叶绿体谷胱甘肽过氧化物酶 | 正调控 | [ | |
OsGPX5 | LOC_Os11g18170 | 谷胱甘肽过氧化物酶 | 正调控 | [ | |
OsDHAR1 | LOC_Os05g02530 | 脱氢抗坏血酸还原酶 | 正调控 | [ | |
OsVTC1-1 | LOC_Os01g62840 | 甘露糖-1-磷酸鸟苷酰转移酶,GDP-D-甘露糖焦磷酸化 | 正调控 | [ | |
OsGST4 | LOC_Os01g25100 | 谷胱甘肽S-转移酶 | 正调控 | [ | |
OsGLYII-2 | LOC_Os03g21460 | 乙二醛酶 | 正调控 | [ | |
OsGR2 | LOC_Os02g56850 | 谷胱甘肽还原酶 | 正调控 | [ | |
OsGR3 | LOC_Os10g28000 | 谷胱甘肽还原酶 | 正调控 | [ | |
OsGRX8 | LOC_Os02g30850 | 谷氧还蛋白 | 正调控 | [ | |
OsFe-SOD | LOC_Os06g05110 | 铁超氧化物歧化酶; | 正调控 | [ | |
OsCu/Zn-SOD | LOC_Os08g44770 | 铜/锌超氧化物歧化酶 | 正调控 | [ | |
OsAPX2 | LOC_Os07g49400 | 抗坏血酸过氧化物酶 | 正调控 | [ | |
OsAPX7 | LOC_Os04g35520 | 抗坏血酸过氧化物酶 | 正调控 | [ | |
OsAPx8 | LOC_Os02g34810 | 抗坏血酸过氧化物酶 | 正调控 | [ | |
OsAPXa | LOC_Os03g17690 | 抗坏血酸过氧化物酶 | 正调控 | [ | |
OsMADS27 | LOC_Os02g36924 | MADS-box基因 | 正调控 | 养分调节 | [ |
OsCCX2 | LOC_Os03g45370 | 钙离子/阳离子交换蛋白 | 正调控 | [ | |
OsCML4 | LOC_Os03g53200 | 钙调蛋白 | 正调控 | [ | |
OsCDPK7 | LOC_Os04g49510 | 钙依赖性蛋白激酶 | 正调控 | [ | |
OsMGT1 | LOC_Os01g64890 | 镁转运蛋白 | 正调控 | [ |
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