植物钾离子通道的分生物学研究进展.docVIP

植物钾离子通道的分子生物学研究进展 闵水珠 (浙江大学 生命科学学院， 浙江 杭州， 310029) 摘 要 ： 钾离子通道是植物钾离子吸收的重要途径之一 。近年来 ， 已从多种植物或同种植物的不同组织器官 中分离到多种钾离子通道基因， 包括内向整流型钾离子通道基因( 如 OsAKT1， DKT1， Ktrrl ， KIl l ， KZM1， ZMK2 等) 和外向整流型钾离子通道基因(如 CORK ， PTOR K ， STOR K 等) 。文章分别从结构、 功能以及相关基因等三 方面综述了关于植物钾离子通道的分子生物学研究进展， 并对应用生物工程技术改良植物的钾营养性状进 行 了讨论。 关键词 ： 钾离子通道 ； 结构 ； 基因 中图分类号 ： Q945； Q735 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 004 —1 524(2005)03— 01 63— 07 T he progress on the m olecular biology of t h e K channels in plants M G Shui— zhu ( Co／ e ge o f Li fe Science ， 慨 Un ive rsity ， Ha． ~ hou 310029 ， China ) A bstract ： Tif s review summar i zed recent progresses on molecular biology of K channels in plants ，including structure and their elevant genes in specialty． The latter is d i v i ded into inward-rectifying K channel(K in) genes(OsAKT 1， DKT1， KFrl ， KDC1， KZM1， ZMK2， etc． ) and o utward-~ tifyin g K channel(K out) gene s (C O R K ， FIDR K ， STOR K ， etc． ) ． The possibilit y of impr o v i n g potassium nutr i tion of pla n t by bioengineerin g is also d i scussed in this paper． K ey words ： K channel；structure ； gene 离子通道 (ion channe1) 是跨膜蛋 白， 每个蛋 白分子能以高达 l08个／ 秒的速度进行离子的被 动跨膜运输 ， 离子在跨膜电化学势梯度的作用下 进行的运输 ， 不需要加入任何的 自由能。一般来 讲 ， 离子通道具有两个显著特征 ： 一是离子通道 是门控的 ， 即离子通道的活性 由通道开或关两种 构象所调节 ， 并通过开关应答相应的信号。根据 门控机制 ， 离子通道可分为电压门控 、 配体门控、 压力激活离子通道。二是通道对离子的选择性 ， 离子通道对被转运离子的大小与电荷都有高度 的选择性。根据通道可通过的不同离子 ， 可将离 子通道分为钾离子(po tassium ion， K )通道 、 钠离 收稿 日期12005 — 01— 25 作者简介： 闵水珠( 1950 一) ， 女 ， 浙江湖州人 ， 主要从事植物化学 研究。 子 (natrium ion， Na )通道 、 钙离 子 (calcium ion， Ca2 )通道等。其中 ， K 通道是种类最多 、 家族 最为多样化的离子通道 ， 根据其对 电势依赖性及 离子流方向的不同， 可把 K 通道分为两类 ： ①内 向整流型 K 通道(inward rectif i er K channel ； K in) ， ② 外 向整流型 K 通道 (outward rectif i er K channel； K out) 。 K 是植物细胞 中含量最 为丰富的阳离子 ， 也是植物生长发育所必需的唯一的一价阳离子 ， 它在植物生长发育过程中起着重要的作用 ， 具有 重要的生理功能。植物中可能存在 K 通道 ， 这 一 点早在 20世纪 6o年代植物营养学界就有人 提出， 而一直到 80 年代才被 Schro eder 等人[23证 实 ， 他们利用膜片钳(patch chmp)技术 ， 首先在蚕 豆( V／ c／ afaba )的保卫细胞中检测出了 K 通道 维普资讯 · 164 · 浙江农业