The plasma membrane (PM) H+-ATPase (EC 3.6.1.3.) is a key component involved in nutrient uptake. There are 10 PM H+-ATPase isoforms in the rice genome (OsA1-OsA10), and OsA2 is highly responsive to nitrate (NO3-). We investigated the role that the OsA2 isoform plays in the total N and growth of rice (Oryza sativa). By the use of artificial microRNA, mutant osa2 rice lines presented ∼70 % downregulated levels of OsA2. Three osa2 lines and control plants (transformed with an empty IRS154 vector and named IRS) were cultivated in the greenhouse to evaluate grain and shoot production. For hydroponic experiments, the same lines were grown in Hoagland solution under two different NO3- levels for 30 days - 0.2 mM NO3--N (low N) or 2.0 mM NO3--N (sufficient N) - or were grown for three days without NO3- (starvation) after 27 days under 2.0 mM NO3--N. In the greenhouse experiments, compared with the IRS plants, the osa2 lines had lower shoot fresh weights, grain yields and SPAD values. Moreover, compared with the IRS plants, the three osa2 lines grown hydroponically under low NO3- levels had lower N concentration and net flux of NO3-. PM H+-ATPase activity was lower in the osa2 mutants than in the IRS plants. The relatively low N concentration in the osa2 lines was not due to lower expression of OsNRT2.1, OsNRT2.2, or OsNAR2.1. These results indicate that the specific PM H+-ATPase isoform OsA2 affects the net flux of NO3-, N concentration, and grain yield.

中文翻译：

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沉默水稻质膜 H+-ATPase 异构体 OsA2 影响谷物产量和芽生长并降低氮浓度

质膜 (PM) H+-ATPase (EC 3.6.1.3.) 是参与营养吸收的关键成分。水稻基因组中有 10 种 PM H+-ATPase 异构体（OsA1-OsA10），而 OsA2 对硝酸盐（NO3-）具有高度响应性。我们研究了 OsA2 同种型在水稻 (Oryza sativa) 的总氮和生长中所起的作用。通过使用人工 microRNA，突变体 osa2 水稻品系的 OsA2 水平下调了约 70%。在温室中培养三个 osa2 品系和对照植物（用空的 IRS154 载体转化并命名为 IRS）以评估谷物和芽的产量。对于水培实验，相同的品系在两种不同的 NO3- 水平下在 Hoagland 溶液中生长 30 天 - 0.2 mM NO3--N（低 N）或 2.0 mM NO3--N（足够的 N） - 或生长三天在 2.0 mM NO3--N 下 27 天后没有 NO3-（饥饿）。在温室试验中，与IRS植物相比，osa2品系具有较低的地上部鲜重、籽粒产量和SPAD值。此外，与 IRS 植物相比，在低 NO3- 水平下水培生长的三个 osa2 品系具有较低的 N 浓度和 NO3- 净通量。osa2 突变体的 PM H+-ATPase 活性低于 IRS 植物。osa2 系中相对较低的 N 浓度不是由于 OsNRT2.1、OsNRT2.2 或 OsNAR2.1 的较低表达。这些结果表明特定的 PM H+-ATPase 异构体 OsA2 影响 NO3-、N 浓度和谷物产量的净通量。在低 NO3- 水平下水培生长的三个 osa2 品系具有较低的 N 浓度和 NO3- 净通量。osa2 突变体的 PM H+-ATPase 活性低于 IRS 植物。osa2 系中相对较低的 N 浓度不是由于 OsNRT2.1、OsNRT2.2 或 OsNAR2.1 的较低表达。这些结果表明特定的 PM H+-ATPase 异构体 OsA2 影响 NO3-、N 浓度和谷物产量的净通量。在低 NO3- 水平下水培生长的三个 osa2 品系具有较低的 N 浓度和 NO3- 净通量。osa2 突变体的 PM H+-ATPase 活性低于 IRS 植物。osa2 系中相对较低的 N 浓度不是由于 OsNRT2.1、OsNRT2.2 或 OsNAR2.1 的较低表达。这些结果表明特定的 PM H+-ATPase 异构体 OsA2 影响 NO3-、N 浓度和谷物产量的净通量。