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Na~+,K~+/H~+反向转运蛋白是偶联H~+的协同转运蛋白,它们的生化活性是跨膜转运Na~+或K~+,同时反向转运H~+。Na~+,K~+/H~+反向转运蛋白参与调节许多细胞过程,在调节Na~+和K~+转运、盐胁迫、细胞分裂、膜微囊运输和液胞融合等过程中起着重要作用。拟南芥KEA家族是细菌EcKefB和EcKefC的同源蛋白,编码K~+/H~+反向转运蛋白。KEA家族包含6个基因,在进化关系上可以分为两个亚家族:KEA1-3和KEA4-6。KEA1和KEA2定位于叶绿体被膜,KEA3定位于叶绿体类囊体膜;它们具有维持叶绿体完整性,调节叶绿体pH和渗透平衡的作用。研究发现,KEA1和KEA2具有调节植物生长发育的功能。但是目前关于KEA1和KEA2调节植物生长发育的分子机理还很不清楚。生长素调节植物生长发育的一个重要特点,就是从其生物合成位点运输到作用位点。PIN5是定位在内质网(ER)上的生长素转运蛋白,对调节细胞内生长素稳态平衡具有重要作用。我们运用分子生物学和遗传学技术方法,分析了kea1 kea2双突变体的生长表型。并且进一步分析了KEA1和KEA2调节PIN5介导的植物生长发育的功能。我们的目的是阐明KEA1和KEA2调节植物生长发育的机理。本文取得的研究结果如下:(1)单突变体kea1、kea2与Col-0相比,生长表型没有发生明显的变化;kea1kea2双突变体表现出明显的生长缺陷表型:根长和下胚轴变短,植株矮小,幼叶发黄,花期推迟。(2)kea1 kea2对NAA处理的敏感性降低:在100 nM NAA处理下,Col-0根长下降了30%,而kea1 kea2仅下降了17%;kea1 kea2侧根的增加数量比Col-0少。过表达KEA1和KEA2可以恢复kea1 kea2的表型。报告基因DR5::GFP显示,kea1 kea2根中柱生长素含量减少,胚胎子叶顶部的生长素含量增加;DR5::GUS染色发现,kea1 kea2根尖、叶尖生长素含量下降。表明KEA1和KEA2影响植物生长素的平衡。(3)遗传分析显示,在Col-0、kea1、kea2中过表达PIN5植株矮小,莲座叶数目减少,花变小,根长和下胚轴变短;但在kea1 kea2中过表达PIN5却不影响植物的生长。这些结果表明PIN5的功能依赖于KEA1和KEA2。(4)激光共聚焦显微镜发现,Col-0,kea1,kea2,kea1 kea2背景下过表达PIN5-GFP的荧光强度一致,说明KEA1和KEA2不影响PIN5-GFP蛋白的表达量。PIN5-GFP在kea1,kea2,kea1 kea2中的荧光分布与ER标记物有较好的重叠,说明KEA1和KEA2不影响PIN5的亚细胞定位。总之,我们的研究表明KEA1和KEA2通过影响PIN5介导的生长素稳态平衡,调节植物的生长发育。