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The grapevine NaE sodium exclusion locus encodes sodium transporters with diverse transport properties and localisation
Journal of Plant Physiology ( IF 4.0 ) Pub Date : 2020-03-01 , DOI: 10.1016/j.jplph.2020.153113 Yue Wu 1 , Sam W Henderson 1 , Stefanie Wege 1 , Fei Zheng 1 , Amanda R Walker 2 , Rob R Walker 2 , Matthew Gilliham 3
Journal of Plant Physiology ( IF 4.0 ) Pub Date : 2020-03-01 , DOI: 10.1016/j.jplph.2020.153113 Yue Wu 1 , Sam W Henderson 1 , Stefanie Wege 1 , Fei Zheng 1 , Amanda R Walker 2 , Rob R Walker 2 , Matthew Gilliham 3
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Grapevine (Vitis vinifera L.) is a valuable crop for human consumption and wine production, and is prone to suffering from salinity stress in arid regions or when exposed to low quality irrigation water. A previous study identified a quantitative trait locus (QTL) NaE, containing six High-affinity Potassium Transporter 1 genes, that was associated with shoot Na+ exclusion in grapevine. While HKT1;1 was predicted to be the most likely gene within this QTL to encode for this important salinity tolerance sub-trait, four other HKTs within the QTL remained uncharacterised; VviHKT1;2 encodes a truncated transcript unlikely to form a functional transporter. In this study, two allelic variants for each of VviHKT1;6, VviHKT1;7 and VviHKT1;8 from the heterozygous grapevine variety Cabernet Sauvignon were functionally characterised. Using the Xenopus laevis oocyte heterologous expression system, as well as transient expression in tobacco leaves, we found that the VviHKT1;6 and VviHKT1;7 alleles encoded plasma membrane localised proteins that facilitated significant non-rectifying Na+ transport. Conversely, proteins encoded by the VviHKT1;8 alleles were inwardly-rectifying, weak Na+ transporters that localised to intracellular organelles. Mining of previous RNA-seq gene expression data suggested that VviHKT1;6-8 are weakly expressed in grapevine roots, flower buds, and seeds under normal conditions and different nutrient regimes. We propose that VviHKT1;6 and VviHKT1;7 are likely to have a less significant role in grapevine leaf Na+ exclusion than VviHKT1;1, and that VviHKT1;8 is involved in endomembrane Na+ transport.
中文翻译：
葡萄藤 NaE 钠排斥位点编码具有不同转运特性和定位的钠转运蛋白
葡萄 (Vitis vinifera L.) 是一种用于人类消费和葡萄酒生产的宝贵作物，在干旱地区或暴露于低质量灌溉水时容易遭受盐分胁迫。之前的一项研究确定了一个数量性状基因座 (QTL) NaE，其中包含六个高亲和力钾转运蛋白 1 基因，这与葡萄藤中的枝条 Na+ 排除相关。虽然预测 HKT1;1 是该 QTL 中最有可能编码这一重要耐盐亚性状的基因，但 QTL 中的其他四个 HKT 仍未得到表征；VviHKT1;2 编码不太可能形成功能性转运蛋白的截断转录本。在这项研究中，对来自杂合葡萄品种赤霞珠的 VviHKT1;6、VviHKT1;7 和 VviHKT1;8 的两个等位基因变异进行了功能表征。使用非洲爪蟾卵母细胞异源表达系统以及在烟叶中的瞬时表达，我们发现 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 等位基因编码质膜定位蛋白，促进显着的非整流 Na+ 转运。相反，由 VviHKT1;8 等位基因编码的蛋白质是内向整流的弱 Na+ 转运蛋白，定位于细胞内细胞器。对先前 RNA-seq 基因表达数据的挖掘表明，VviHKT1;6-8 在正常条件和不同营养方案下在葡萄根、花蕾和种子中的表达较弱。我们认为 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 在葡萄叶片 Na+ 排除中的作用可能不如 VviHKT1;1，并且 VviHKT1;8 参与内膜 Na+ 转运。以及在烟叶中的瞬时表达，我们发现 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 等位基因编码质膜定位蛋白，促进显着的非整流 Na+ 转运。相反，由 VviHKT1;8 等位基因编码的蛋白质是内向整流的弱 Na+ 转运蛋白，定位于细胞内细胞器。对先前 RNA-seq 基因表达数据的挖掘表明，VviHKT1;6-8 在正常条件和不同营养方案下在葡萄根、花蕾和种子中的表达较弱。我们认为 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 在葡萄叶片 Na+ 排除中的作用可能不如 VviHKT1;1，并且 VviHKT1;8 参与内膜 Na+ 转运。以及在烟叶中的瞬时表达，我们发现 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 等位基因编码质膜定位蛋白，促进显着的非整流 Na+ 转运。相反，由 VviHKT1;8 等位基因编码的蛋白质是内向整流的弱 Na+ 转运蛋白，定位于细胞内细胞器。对先前 RNA-seq 基因表达数据的挖掘表明，VviHKT1;6-8 在正常条件和不同营养方案下在葡萄根、花蕾和种子中的表达较弱。我们认为 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 在葡萄叶片 Na+ 排除中的作用可能不如 VviHKT1;1，并且 VviHKT1;8 参与内膜 Na+ 转运。7 个等位基因编码质膜定位蛋白，促进显着的非整流 Na+ 转运。相反，由 VviHKT1;8 等位基因编码的蛋白质是内向整流的弱 Na+ 转运蛋白，定位于细胞内细胞器。对先前 RNA-seq 基因表达数据的挖掘表明，VviHKT1;6-8 在正常条件和不同营养方案下在葡萄根、花蕾和种子中的表达较弱。我们认为 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 在葡萄叶片 Na+ 排除中的作用可能不如 VviHKT1;1，并且 VviHKT1;8 参与内膜 Na+ 转运。7 个等位基因编码质膜定位蛋白，促进显着的非整流 Na+ 转运。相反，由 VviHKT1;8 等位基因编码的蛋白质是内向整流的弱 Na+ 转运蛋白，定位于细胞内细胞器。对先前 RNA-seq 基因表达数据的挖掘表明，VviHKT1;6-8 在正常条件和不同营养方案下在葡萄根、花蕾和种子中的表达较弱。我们认为 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 在葡萄叶片 Na+ 排除中的作用可能不如 VviHKT1;1，并且 VviHKT1;8 参与内膜 Na+ 转运。对先前 RNA-seq 基因表达数据的挖掘表明，VviHKT1;6-8 在正常条件和不同营养方案下在葡萄根、花蕾和种子中的表达较弱。我们认为 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 在葡萄叶片 Na+ 排除中的作用可能不如 VviHKT1;1，并且 VviHKT1;8 参与内膜 Na+ 转运。对先前 RNA-seq 基因表达数据的挖掘表明，VviHKT1;6-8 在正常条件和不同营养方案下在葡萄根、花蕾和种子中的表达较弱。我们认为 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 在葡萄叶片 Na+ 排除中的作用可能不如 VviHKT1;1，并且 VviHKT1;8 参与内膜 Na+ 转运。
更新日期：2020-03-01
中文翻译：
葡萄藤 NaE 钠排斥位点编码具有不同转运特性和定位的钠转运蛋白
葡萄 (Vitis vinifera L.) 是一种用于人类消费和葡萄酒生产的宝贵作物，在干旱地区或暴露于低质量灌溉水时容易遭受盐分胁迫。之前的一项研究确定了一个数量性状基因座 (QTL) NaE，其中包含六个高亲和力钾转运蛋白 1 基因，这与葡萄藤中的枝条 Na+ 排除相关。虽然预测 HKT1;1 是该 QTL 中最有可能编码这一重要耐盐亚性状的基因，但 QTL 中的其他四个 HKT 仍未得到表征；VviHKT1;2 编码不太可能形成功能性转运蛋白的截断转录本。在这项研究中，对来自杂合葡萄品种赤霞珠的 VviHKT1;6、VviHKT1;7 和 VviHKT1;8 的两个等位基因变异进行了功能表征。使用非洲爪蟾卵母细胞异源表达系统以及在烟叶中的瞬时表达，我们发现 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 等位基因编码质膜定位蛋白，促进显着的非整流 Na+ 转运。相反，由 VviHKT1;8 等位基因编码的蛋白质是内向整流的弱 Na+ 转运蛋白，定位于细胞内细胞器。对先前 RNA-seq 基因表达数据的挖掘表明，VviHKT1;6-8 在正常条件和不同营养方案下在葡萄根、花蕾和种子中的表达较弱。我们认为 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 在葡萄叶片 Na+ 排除中的作用可能不如 VviHKT1;1，并且 VviHKT1;8 参与内膜 Na+ 转运。以及在烟叶中的瞬时表达，我们发现 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 等位基因编码质膜定位蛋白，促进显着的非整流 Na+ 转运。相反，由 VviHKT1;8 等位基因编码的蛋白质是内向整流的弱 Na+ 转运蛋白，定位于细胞内细胞器。对先前 RNA-seq 基因表达数据的挖掘表明，VviHKT1;6-8 在正常条件和不同营养方案下在葡萄根、花蕾和种子中的表达较弱。我们认为 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 在葡萄叶片 Na+ 排除中的作用可能不如 VviHKT1;1，并且 VviHKT1;8 参与内膜 Na+ 转运。以及在烟叶中的瞬时表达，我们发现 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 等位基因编码质膜定位蛋白，促进显着的非整流 Na+ 转运。相反，由 VviHKT1;8 等位基因编码的蛋白质是内向整流的弱 Na+ 转运蛋白，定位于细胞内细胞器。对先前 RNA-seq 基因表达数据的挖掘表明，VviHKT1;6-8 在正常条件和不同营养方案下在葡萄根、花蕾和种子中的表达较弱。我们认为 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 在葡萄叶片 Na+ 排除中的作用可能不如 VviHKT1;1，并且 VviHKT1;8 参与内膜 Na+ 转运。7 个等位基因编码质膜定位蛋白，促进显着的非整流 Na+ 转运。相反，由 VviHKT1;8 等位基因编码的蛋白质是内向整流的弱 Na+ 转运蛋白，定位于细胞内细胞器。对先前 RNA-seq 基因表达数据的挖掘表明，VviHKT1;6-8 在正常条件和不同营养方案下在葡萄根、花蕾和种子中的表达较弱。我们认为 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 在葡萄叶片 Na+ 排除中的作用可能不如 VviHKT1;1，并且 VviHKT1;8 参与内膜 Na+ 转运。7 个等位基因编码质膜定位蛋白，促进显着的非整流 Na+ 转运。相反，由 VviHKT1;8 等位基因编码的蛋白质是内向整流的弱 Na+ 转运蛋白，定位于细胞内细胞器。对先前 RNA-seq 基因表达数据的挖掘表明，VviHKT1;6-8 在正常条件和不同营养方案下在葡萄根、花蕾和种子中的表达较弱。我们认为 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 在葡萄叶片 Na+ 排除中的作用可能不如 VviHKT1;1，并且 VviHKT1;8 参与内膜 Na+ 转运。对先前 RNA-seq 基因表达数据的挖掘表明，VviHKT1;6-8 在正常条件和不同营养方案下在葡萄根、花蕾和种子中的表达较弱。我们认为 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 在葡萄叶片 Na+ 排除中的作用可能不如 VviHKT1;1，并且 VviHKT1;8 参与内膜 Na+ 转运。对先前 RNA-seq 基因表达数据的挖掘表明，VviHKT1;6-8 在正常条件和不同营养方案下在葡萄根、花蕾和种子中的表达较弱。我们认为 VviHKT1;6 和 VviHKT1;7 在葡萄叶片 Na+ 排除中的作用可能不如 VviHKT1;1，并且 VviHKT1;8 参与内膜 Na+ 转运。
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