油菜BnBOR1s和BnNIP5;1s吸收、转运硼的分子机制

油菜是我国主要的油料作物，需硼较多，对缺硼敏感。不同基因型甘蓝型油菜在硼的吸收、运输中存在显著差异。研究表明，NIP5;1和BOR1这两类转运体在拟南芥中调控硼的运输，保持体内硼的平衡。本研究利用同源克隆法从甘蓝型油菜硼高效品种青油10号和硼低效品种Westar10中分别克隆得到6个拟南芥NIP5;1的同源基因，其中3个定位于A基因组，分别为BnaA02g22030D，BnaA03g24370D和BnaA07g16310D；2个定位于C基因组，分别为BnaC02g29210D和BnaC03g28980D；1个基因位置未知。不同品种同一基因序列相似性介于91.21% 和99.99%之间，缺硼胁迫后这些基因表达量显著上调。转录谱分析结合精细定位发现，BnA03NIP5:1可能为硼高效QTL BEC-A3b的候选基因。已经得到低效品种Westar10超表达BnaA03.NIP5;1和高效品种青油10号BnaA03.NIP5;1 RNAi干涉的转基因株系。油菜BOR1同源基因有6个，A和C染色体各3个，编号分别为BnaA03g21650D，BnaC03g72490D，BnaA04g26910D，BnaC04g51480D，BnaA05g00740D，BnaC04g00350D。BnBOR1s与拟南芥BOR1相似，主要表达部位在根部。硼高效品种青油10号和低效品种Westar10 BnaC04g51480D（BnBOR1;1c）的表达具有显著的差异，但是，二者BnBOR1;1c基因的编码序列没有差异。分离得到青油10号和Westar10 BnBOR1;1c的上游序列，比对发现青油10号该基因启动子区域-478 bp的位置比Westar多出27 bp的碱基序列（TATATTGTTTGATAA CACTAAA AATTTT），可能为调控硼诱导基因表达的顺式作用元件。缺硼时，该基因主要在主根、根基部、新叶和老叶叶脉处表达，细胞水平上主要定位在细胞膜上；与青油10号比较，低硼处理RNAi株系根系和地上部生长均表现出受到不同程度的抑制。转录组测序还揭示了长期缺硼胁迫下油菜硼高、低效品种响应低硼胁迫的差异表达基因及其互做网络，分别建立了硼高和低效品种低硼条件下细胞壁和细胞膜合成和代谢网络图谱。研究结果对进一步揭示油菜硼高效吸收和转运的分子机制具有重要的意义。