玉米Na~+/H~+逆向转运蛋白基因ZmSOS1的克隆与鉴定

[目的]克隆玉米Na^＋／H^＋逆向转运蛋白基因,为研究此类基因在玉米非生物胁迫抗性机制中的功能奠定基础。[方法]采用电子克隆、RT—PCR、生物信息学方法,从玉米基因组中克隆1个质膜型Na^＋／H^＋逆向转运蛋白基因,并鉴定该基因编码产物的跨膜结构预测以及在盐胁迫下的表达模式等信息。[结果]利用电子克隆方法,从玉米中克隆出1个质膜型Na^＋／H^＋逆向转运蛋白基因ZmSOS1;Zm-SOS1基因的开放阅读框长3411bp,编码1136个氨基酸;序列分析表明,ZmSOS1蛋白与拟南芥和水稻同源物AtSOSl、OsSOS1的氨基酸序列一致性分别为61％和82％;RT—PCR分析表明,ZmSOS1基因的表达可以被盐胁迫诱导增强,表明其可能在玉米耐盐性上发挥功能。[结论]ZmSDS1是一个公认的质膜型Na^＋／A^＋逆向转运蛋白基因,并可能参与玉米的非生物胁迫反应。     

液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白与植物耐盐性

土壤盐碱化作为一种主要的非生物胁迫因子严重影响着世界范围内的农业生产。植物抵御盐胁迫的有效策略之一是将细胞质中过多的Na^＋区隔化在液泡,这一过程是由液泡膜Na^＋／H^＋逆向转运蛋白完成的。本文概述了植物液泡膜Na^＋／H^＋逆向转运蛋白的分子结构、功能、表达调控及其与植物耐盐性的关系等方面的研究进展,并对未来几
年该蛋白的主要研究方向作了分析和展望。     

玉米Na^＋/H^＋逆向转运蛋白基因ZmSOS1的克隆与鉴定（摘要）

[目的]研究玉米Na^＋/H^＋逆向转运蛋白基因ZmSOS1的克隆与鉴定,为研究该基因在玉米逆境信号转导与生长发育中的作用提供参考。[方法]采用电子克隆、RT-PCR、生物信息学方法,从玉米基因组中克隆1个质膜型Na^＋/H^＋逆向转运蛋白基因,并鉴定该基因编码产物的跨膜结构预测以及在盐胁迫下的表达模式等信息。电子克隆具体步骤：将水稻质膜型Na^＋/H^＋逆向转运蛋白OsSOS1的氨基酸序列作为种子序列输入GenBank,对玉米基因组数据库和EST数据库进行tBLASTN分析,结果检索到含有候选基因的基因组序列AC186524和1批高度相似的玉米EST。为确定候选基因的编码区,将上述EST序列进行拼接,并将拼接所得的contig通过BLASTN分析定位到基因组序列AC186524中。为获得完整的编码区序列,利用与contig间隔区相对应的水稻OsSOS1蛋白的氨基酸序列,进一步对玉米基因组序列进行tBLASTN分析;同时,结合GENSCAN软件的基因预测结果,最终确定了候选基因的编码区序列。最后,通过比较编码区序列和基因组序列,确定ZmSOS1基因的外显子和内含子结构。[结果]利用电子克隆方法,从玉米中克隆出1个质膜型Na~＋/H~＋逆向转运蛋白基因ZmSOS1（编码序列反向互补于AC186524中的78 964～96 731 bp处）;ZmSOS1基因的开放阅读框长3 411 bp,编码1 136个氨基酸的蛋白。ZmSOS1蛋白的理论等电点pI=6.46,分子质量为126.2kDa,理论半衰期大于10 h,不稳定参数为41.74,属于不稳定蛋白。通过在线软件TMHMM2.0和TMPRED分析,发现ZmSOS1蛋白含有12个跨膜结构区,且有一个长的高度亲水性的羧基端尾巴,暗示质膜型Na^＋/H^＋逆向转运蛋白在进化上是较为保守的。ZmSOS1基因至少含有21个内含子,如果将ZmSOS1基因的结构分别与水稻、拟南芥和苔藓植物（Phycomitrella patens）的同源基因OsSOS1、AtSOS1、PpSOS1相比较,可以发现质膜型Na^＋/H^＋逆向转运蛋白基因编码区的结构是比较保守的且研究发现质膜型Na^＋/H^＋逆向转运蛋白基因在进化过程中很可能发生过内含子丢失事件;序列分析表明,ZmSOS1蛋白与拟南芥和水稻同源物AtSOS1、OsSOS1的氨基酸序列一致性分别为61%和82%,鉴于ZmSOS1的氨基酸序列与同源序列的多重比对,猜想质膜型Na~＋/H~＋逆向转运蛋白在进化过程中,N-端序列可能承受着较为严谨的净化选择压作用,而C-端序列所受净化选择压则相对松弛;RT-PCR分析表明,ZmSOS1基因的表达可以被盐胁迫诱导增强,表明其可能在玉米耐盐性上发挥功能。[结论]ZmSOS1基因可能参与玉米的渗透胁迫反应。     

海马齿Na~+/H~+逆转运蛋白基因SpNHX1的克隆及表达模式

从盐生植物海马齿中克隆了Na+/H+逆转运蛋白基因SpNHX1,生物信息学分析结果表明,Sp NHX1蛋白与拟南芥At NHX1和At NHX2的相似度分别达到了76.35%和77.12%,从而推测,SpNHX1可能具有与At NHX1和At NHX2相似的功能,能将Na+区隔到液泡中,提高植物耐盐性。采用荧光定量PCR的方法,对SpNHX1基因在4种胁迫(600 mmol·L-1Na Cl胁迫、100μmol·L-1ABA胁迫、4℃低温胁迫、20%PEG6000干旱胁迫)下的表达量进行了研究。结果表明:SpNHX1基因在根和茎中受盐胁迫诱导上调表达,叶中表达量变化较小;而在ABA胁迫、4℃低温胁迫、20%PEG6000干旱胁迫下,SpNHX1基因的表达受胁迫影响较小,且没有规律性。说明SpNHX1基因的表达与其耐盐性相关,且表达具有组织特性。     

互花米草NHX1基因的cDNA全长克隆、序列信息及定量表达分析

以盐生植物互花米草(Spartina alterniflora)为试验材料,利用RACE技术克隆到编码Na+/H+逆向转运蛋白的NHX1基因的cDNA全长序列。利用生物信息学软件及网站对获得的基因核苷酸序列及编码的蛋白质序列进行分析,结果发现该核苷酸序列长度为2 277 bp,开放阅读框为1 623 bp,编码540个氨基酸残基,且该基因所编码的蛋白质与植物的Na+/H+逆向转运蛋白NHX1同源,所以命名为SaNHX1基因。同时氨基酸序列比对显示,其与芦苇(Phragmites australis NHX,BAD95562.1)、玉米(Zea mays NHX,XP_008653443.1)、水稻(Oryza sativa NHX,BAA83337.1)等的NHX亲缘关系相近,同源相似性依次为94%、92%、91%。利用Qiagene Rotor Gene Q荧光实时定量PCR仪对不同时间盐处理及ABA处理的互花米草材料进行荧光定量PCR检测。结果发现,在盐处理及ABA处理的不同处理时期,该基因的相对表达量都发生了明显的变化,这表明该基因受到了盐胁迫及ABA胁迫的诱导,由此可以看出Sa NHX1基因与植物的耐盐性有着密切的关系。     

植物胞内Na^＋/H^＋逆向转运蛋白研究进展

该文就植物中Na^＋/H^＋逆向转运蛋白的发现、特征、分子生物学方面的研究,以及植物体细胞内Na^＋/H^＋逆向转运蛋白,在植物细胞的体内平衡及胁迫忍耐等方面的研究进行了综述。     

盐胁迫下植物细胞离子流变化的研究进展

土壤盐化是全球面临的最严峻的环境问题之一,盐离子在细胞内大量积累会对植物造成毒害。在盐胁迫下,钠离子（№＋）通过非选择性阳离子通道进入胞内并引起质膜去极化,进而激活外向钾离子（Ⅳ）通道使钾离子外流。在耐盐植物中,钾离子外流可被明显抑制,从而维持胞内较高的K^＋/Na^＋以降低盐胁迫伤害。植物细胞质膜上的H^＋-ATP酶可将氢离子（H^＋）泵到胞外,从而形成质子动力势以驱动Na^＋/H^＋反向运输体将胞内钠离子排出。钙离子（Ca^2＋）在盐胁迫条件下会流向胞内,使胞内钙离子浓度升高,进而调控钠离子和钾离子的跨膜流动。氯离子（C1^-）在盐胁迫下会流向胞外,这种流动可能与钠离子外流相偶联。主要就这几种离子在盐胁迫下的跨膜流动及其调控机制进行综述,以期对离子流的深入研究有所帮助。图2参60     

花花柴耐盐相关基因NHX的克隆与分析

植物NHX属于Na＋/H＋逆向转运蛋白NHE/NHX亚家族的成员,为阳离子逆向转运蛋白家族的一个亚类,具有调节细胞内pH值和Na＋的浓度及维持细胞内离子稳态等多种功能。为进一步开发新疆盐生植物耐盐相关基因资源,本研究以盐生植物花花柴为材料,利用分子克隆技术,从总RNA中克隆编码Na＋/H＋逆向转运蛋白基因。依测序结果判断已从花花柴cD-NA中克隆到1253 bp的NHX基因片段,并对该序列进行数据库搜索和对序列比对分析。结果显示一致性达到68.77%,可以用于构建植物表达载体进行相应的功能鉴定。     

大米草Na^＋/H^＋泵基因3′cDNA末端的克隆和序列分析

根据大米草Na^＋/H^＋泵基因已克隆的一段基因组DNA序列的保守区设计引物,利用RACE技术,从大米草中分离并克隆出Na^＋/H^＋泵基因的一段cDNA片段,长度为793 bp.该cDNA片段编码区推导出的氨基酸序列在NCB I网站上BLAST,结果显示该氨基酸序列与多种植物的Na^＋/H^＋泵的C端氨基酸序列相似.该结果可以推断所克隆的cDNA片段为大米草Na^＋/H^＋泵基因的3′端.将该cDNA对应的氨基酸序列与以前克隆的大米草Na^＋/H^＋泵基因的一段DNA所对应的氨基酸序列拼接,然后与多种植物的Na^＋/H^＋泵进行对位排列.结果显示,该氨基酸序列与芦苇、水稻、小麦、大麦、玉米、拟南芥和滨藜等植物的Na^＋/H^＋泵基因对应的氨基酸序列有较高的相似性,其中与禾本科植物的相似性程度更高.     

菠菜NHX家族基因鉴定及其响应盐胁迫的表达分析

Na~+/H~+逆向转运蛋白(NHX)在植物响应盐胁迫和生长发育过程中发挥着重要的调控作用。本研究对菠菜NHX家族基因进行全基因组鉴定和生物信息学分析,并利用qRT-PCR技术检测NHX基因在盐胁迫下的表达。结果显示,从菠菜基因组中共鉴定出6个SpoNHXs基因,系统进化树分析发现其分属3个亚家族——Vac、Endo和PM;这6个SpoNHXs均具有跨膜结构域,与拟南芥NHX家族成员在不同亚家族中的保守基序高度一致,表明其具有相似的生物学功能;这6个SpoNHXs受盐胁迫上调表达,其中SpoNHX1与SpoNHX6显著上调。本研究结果可为后续SpoNHXs基因克隆和耐盐功能分析提供理论支持。