植物蔗糖转运蛋白研究进展

蔗糖转运蛋白(SUT)在植物的生长代谢中调控蔗糖的运输和分配,并通过蔗糖信号影响其它代谢途径。植物蔗糖转运蛋白结构较为保守,属于12次跨膜的膜蛋白基因家族。对已完成基因组测序的10个单子叶和8个双子叶植物的蔗糖转运蛋白聚类分析表明,该基因家族可以分为5个亚族,SUT1、SUT2、SUT3、SUT4、SUT5,其中SUT2和SUT4为单、双子叶所共有的基因,SUT1为双子叶特异,而SUT3、SUT5为单子叶特异。单、双子叶蔗糖转运蛋白是由2个祖先基因进化而来。SUT的组织分布和遗传转化研究表明,SUT参与植物蔗糖运输与贮存、非生物胁迫响应、胚乳发育等,且SUT家族成员之间存在功能差异。SUT2的表达受Sn RKs调控,而SUT4表达则调控部分生物钟相关基因,同时筛部移动信号等也调节SUT的表达。本文综述了植物蔗糖转运蛋白基因分类、生理功能及其在不同水平上的调控等方面的研究进展,为更好的理解蔗糖转运蛋白对植物生长发育的影响及其分子机制提供参考。     

植物锰转运蛋白研究进展

锰是植物必需的微量元素,参与植物的多种生命活动过程,包括光合作用、呼吸作用、蛋白质合成和激素活化等。锰缺乏和过量均能影响植物生长和产量。但是目前对锰在植物中吸收、转运过程的分子机制仍了解有限,少数金属转运蛋白家族被报道参与锰在植物体中的吸收、转运和分配,如NRAMP (natural resistance associated macrophage protein), YSL (yellow stripe-like),ZIP (zinc regulated transporter/iron-regulated transporter [ZRT/IRT1]-related protein),CDF/MTP (cation diffusion facilitator/metal toleranceprotein),CAX (cation exchanger),CCX (calcium cation exchangers),P-type ATPases和VIT (vacuolar iron transporter)。本文主要综述模式植物拟南芥和水稻中锰转运蛋白对锰吸收、分配和维持植物体内锰平衡方面的研究进展,并对相关研究进行展望。     

水稻ABCB转运蛋白基因的分子进化和表达分析

系统鉴定了水稻和拟南芥中27个和29个ABC家族B亚族(ABCB)基因,发现其外显子数目、编码蛋白质的长度和分子量在两种植物中均存在较大变异,而等电点分布的变化较小。系统发育分析把该亚族蛋白分为4个亚组,说明其功能可能已经发生了分化;在水稻和拟南芥中各鉴定了6对和9对旁系同源基因,说明单、双子叶植物分离之后,该亚族在水稻和拟南芥中均以物种特异的方式进行了扩张。片段复制和串联重复是水稻ABC家族扩张的主要机制。多序列比对显示,核苷酸结合域(NBD)的Walker A、Walker B和ABC域基序均高度保守,而Q环和H环的保守性略差;跨膜结构域(TMD)在不同蛋白之间和同一蛋白内没有明显的保守性。表达模式分析表明,水稻ABCB基因的表达具有明显的组织特异性,不同基因的表达特征已经发生分化。非生物胁迫下的表达分析显示多数水稻ABCB基因受到至少一种非生物胁迫因素的调控。旁系同源基因Ka/Ks分析表明,净化选择在水稻ABCB基因复制后功能的保留中发挥了重要作用。     

植物小G蛋白功能的最新研究进展

小G蛋白超家族包括Ras、Rab、Rho、Arf和Ran亚家族，不同成员间在结构和功能方面又呈现明显的多样性。小G蛋白作为重要的分子开关，其结构域主要包括4个鸟苷酸(GTP/GDP)结合域、1个效应区，其鸟苷酸结合域起着关键作用且保守性最高，在植物、动物和酵母中均有较高的保守性。小G蛋白成员凭借其多样性和不同鸟苷酸结合态的功能调控(结合GTP时为活性状态，而结合GDP时为非活性状态)，参与多种细胞生命活动，履行不同的生物学功能，例如基因表达调控，细胞骨架重组，囊泡运输的调节，出芽过程，核-质运输及微管形成     

番木瓜镁离子转运蛋白基因CpMGT1的克隆与功能分析

镁是一种大量金属营养元素,其在植物的生长、发育、光合、胁迫响应等生物学过程中起重要作用。在高等植物中,Mg²⁺的吸收、运输、分布和再分配主要由镁离子转运蛋白（MGT/MRS2）和Mg²⁺/H⁺交换体（MHX）介导。其中,MGT/MRS2又名CorA,最先在鼠伤寒沙门氏菌中被发现,后在拟南芥、水稻等模式植物中进行了较为深入的研究。番木瓜（Carica papaya L.）是一种隶属于十字花目番木瓜科的重要热带果树,至今还未见有关MGT基因的报道。本研究基于番木瓜的基因组和转录组数据,采用RT-PCR技术成功克隆到一个MGT基因（CpMGT1）,应用生物信息学手段预测蛋白的理化特性和保守基序,运用qRT-PCR分析基因的表达模式,利用缺失CorA、MgtA和MgtB的沙门氏菌突变株MM281进行功能互补。结果表明：CpMGT1的编码区为1332 bp,预测编码443 aa,理论分子量为50.43 kDa、等电点为5.12;该蛋白含有2个疏水跨膜区（TM1和TM2）,其中TM1包含高度保守的GMN基序;进化及亚细胞定位分析表明CpMGT1与拟南芥中AtMGT1和AtMGT2的亲缘关系较近,定位于细胞膜;定量分析显示CpMGT1基因为组成型表达,其中在根、茎和果实中的表达量较高;在MM281中异源表达可显著提高工程菌在低Mg²⁺浓度下的生长速率,表明CpMGT1具有高效的Mg²⁺转运活性。CpMGT1的克隆与鉴定为进一步揭示番木瓜MGT基因在不同组织特别是在果实中Mg²⁺的积累机制奠定了坚实的基础。     

大豆脂质转运蛋白基因GmLTP3的特征分析

将芝麻的SiLTP3序列与大豆的核苷酸序列进行blast比对,发现大豆含有与芝麻该基因同源性高达94%的序列,克隆该基因并命名为GmLTP3。通过GmLTP3的核苷酸序列推测出其氨基酸序列,利用软件进行多重序列比对和系统发育树构建,发现该氨基酸序列与已确定功能的大豆脂质转运蛋白同源性高达99%,与蒺藜苜蓿和巴旦杏的进化距离最近。采用实时荧光定量PCR法对GmLTP3基因进行定量检测,组织表达分析表明,GmLTP3属于组成性表达基因,在大豆的根、茎、叶、花、萌发的种子中均有表达,并且在花蕾、茎和萌发的种子中表达量较高,在根、叶中表达量较低。非生物胁迫诱导表达分析表明,GmLTP3基因能够对IAA、ABA、PEG、NaCl和冷害作出应答。胁迫处理2 h后,GmLTP3表达量均有下调趋势;胁迫处理12 h后,IAA、ABA、PEG、NaCl诱导GmLTP3的表达量均有不同程度的上调,冷害处理则继续下调表达量。     

磷转运蛋白OsPT6在水稻武育粳7号苗期磷素吸收利用中的作用

磷转运蛋白OsPT6为水稻Pht1家族成员之一,具有吸收和转运磷酸盐双重功能。以水稻高产品种武育粳7号的OsPT6超表达转基因材料为试材,研究磷转运蛋白OsPT6在武育粳7号磷素吸收利用中的作用。结果表明:1)OsPT6在武育粳7号的地下部表达丰度较高,同时在地下部和地上部该基因均受缺磷诱导表达量显著增加。2)OsPT6超表达后,转基因植株生长良好。正常供磷和低磷处理35d后,OsPT6超表达植株地上部和地下部干物质量都显著增加。3)OsPT6超表达转基因材料在不同浓度磷素处理后,各组织全磷含量有所增加,其中营养器官尤为显著。     

甘蔗蔗糖转运蛋白ShSUT4基因克隆及表达分析

采用RACE技术从甘蔗体内克隆出一个新型蔗糖转运蛋白基因,命名为ShSUT4（GenBank登录号为GQ485583.1）,预测其编码501个氨基酸,存在GPH（蔗糖/H+共转运体）超家族保守结构域,具有12跨膜结构。初步研究结果表明,ShSUT4在甘蔗根茎叶中均有表达;且在9个不同甘蔗品种成熟茎中表达量存在差异,在其中8个品种中ShSUT4表达量的高低与所测茎节中锤度高低呈正相关性,推测ShSUT4可能参与调控甘蔗体内蔗糖的积累。     

花生高亲和硝酸盐转运蛋白基因家族生物信息学分析

氮素利用效率(nitrogen utilization efficiency,NUE)是影响花生产量的重要因素之一.基于前期产量相关性状全基因组关联分析锚定到的一个候选基因,属于花生高亲和硝酸盐转运蛋白(nitrate transporter 2,NRT2)基因家族.本研究利用栽培种花生全基因组和不同组织的转录组信息,...     

巴西橡胶树胶乳表达ABC转运蛋白HbGCN1的克隆与表达研究

橡胶生物合成是一种典型的植物类异戊二烯次生代谢,它是影响橡胶产量的首要因素。ABC转运蛋白(ATP Binding Cassette transporter,ABC transporter)是一类与植物次生代谢密切相关的蛋白大家族。筛选已构建的茉莉酸诱导橡胶树胶乳消减文库,并克隆了1个GCN(general control non-repressible)亚族ABC转运蛋白基因EST,通过RACE技术获得其全长cDNA序列,命名为HbGCN1。该基因开放阅读框共1 815 bp,编码605个氨基酸残基。表达分析表明:HbGCN1主要在橡胶树树皮及胶乳中表达,且在乙烯、茉莉酸或伤害诱导下上调表达,推测其可能与橡胶生物合成相关。原核表达该基因,为进一步的研究奠定基础。     

植物紫色酸性磷酸酶的研究进展

酸性磷酸酶（APase）是酸性条件下（pH < 7.0）能催化磷酸单酯或酸酐裂解从而释放无机磷酸根离子的水解酶类。紫色酸性磷酸酶（Purple acid phosphatase,PAP）是一类特殊的酸性磷酸酶,其具有鲜明的特征,如：酶的提取液呈紫色或粉色、酶活性不受酒石酸盐抑制、氨基酸序列具有5个保守结构域和双金属离子催化中心等。已有的研究表明,紫色酸性磷酸酶在植物适应低磷胁迫过程中发挥着重要作用。本文综述了紫色酸性磷酸酶的生化特性、亚细胞定位、生物学功能以及最新研究进展。     

大麻果实中氨基酸和元素的分析

用氨基酸自动分析仪测定了中药大麻果实中的18种氨基酸，其总含量为10.874mg/100mg，其中包括7种人和动物必需氨基酸，占35.68%。还用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES法）测定了其9种元素。     

鲜食甜糯玉米子粒氨基酸含量的研究

以异隐纯合体杂交法培育的9个甜糯玉米杂交组合及其15个隐性纯合体亲本自交系为材料,在适宜鲜食期测定子粒中的氨基酸含量。结果表明,TN43-4的赖氨酸、必需氨基酸总量和氨基酸总量最高。不同甜糯玉米组合间的必需氨基酸总量和氨基酸总量存在一定的差异,但其必需氨基酸的相对含量并没有大的差别。多数甜糯玉米组合的必需氨基酸总量和氨基酸总量介于双亲之间或高于双亲。秋种、春种两次试验氨基酸含量的测定结果不同,春种试验的氨基酸含量普遍高于秋种试验,表明存在环境的影响。7种必需氨基酸间的简单相关和偏相关分析表明,苏氨酸与缬氨酸、异亮氨酸,亮氨酸与苯丙氨酸、异亮氨酸间存在真实的相关关系。     

扁形名茶氨基酸含量的影响因素

对影响扁形名茶氨基酸含量的因素初步研究结果表明，茶树品种是其主要的原因，７个品种鲜叶氨基酸总量存在着较大的差异，尤其是游离氨基酸组分含量差异更加悬殊，高低可达１．５倍至２０几倍；其次是鲜叶摊放，鲜叶摊放至含水量约７０％时，由于蛋白质的水解作用，氨基酸总量及多数氨基酸组分含量均达到最大值，但摊放过度，其含量又会下降；第三是制茶工艺，与炒青和烘青工艺比较，半烘炒工艺的成茶中的多数游离氨基酸含量较高，炒青工艺次之，但３种工艺对氨基酸总量的影响不大。     

白背飞虱在抗感稻株上分泌蜜露的氨基酸成分分析

白背飞虱吸食水稻植株的韧皮部,影响其正常生长。近年来,由此而引起的水稻产量损失愈加明显。推广种植抗虫品种有效地阻止了飞虱在其上取食与建立种群,在防治此虫中发挥了十分重要的作用。水稻抗虫品种对白背飞虱产生的不良影响是多方面的。为了探索稻株韧皮部内营养成分对飞虱的影响,我们采用间接的方法分析了飞虱取食抗感稻株后分泌的蜜露中氨基酸的成分与含量。1 材料与方法1.1 蜜露的收集测定蜜露中游离氯基酸总量时选用的抗白背飞虱     

小麦DH群体氨基酸含量的遗传变异及相关性分析

为了给小麦营养品质改良提供依据,以花培3号/豫麦57构建的小麦DH群体的168个株系为材料,利用该群体两年的表型数据,对小麦籽粒所含17种氨基酸、必需氨基酸、非必需氨基酸及氨基酸总量的遗传变异及其之间的相关性进行了分析。结果表明,小麦籽粒氨基酸含量组成不平衡,谷氨酸在籽粒总氨基酸中所占比例最高,达25.81%;亮氨酸和脯氨酸次之;赖氨酸和组氨酸在籽粒总氨基酸中所占比例最低,仅2.27%和2.10%。所有氨基酸含量在两个年份中的变异系数均较大（大于7%）,半胱氨酸含量在两个环境中的平均变异系数最大,为23.16%;天冬氨酸含量的平均变异系数最小,为7.62%。除赖氨酸和半胱氨酸含量在两个年份中均不存在相关性外,其余氨基酸含量之间显著或极显著正相关,多数氨基酸含量在两个年份中均存在极显著的正相关;同时两年数据略有差异,说明小麦籽粒氨基酸含量受气候条件影响。     

杨梅果实氨基酸组成及营养评价

以10个品种的杨梅果实为材料,以鸡蛋白的氨基酸组成为标准,利用WHO/FAO的必需氨基酸模式,应用氨基酸模糊识别法和氨基酸比值系数法,进行了杨梅果实氨基酸营养价值评价.结果表明:杨梅果实中氨基酸种类齐全,必需氨基酸含量(EAA)占总氨基酸含量的28.2％～35.2％;赖氨酸是EAA中含量最高的,占EAA总量的25.2％～26.7％;其次为亮氨酸,占EAA总量的20.8％～21.4％;甲硫氨酸是EAA中含量最低的,占EAA总量的2％以下.通过氨基酸模糊识别法评价,二色杨梅和晚稻杨梅在氨基酸平衡方面与标准氨基酸最接近,营养价值最佳.     

玉米子粒产量及氨基酸含量对氮肥类型和用量的响应

以始于2006年的长期定位试验为研究平台,评价持续施用有机肥氮和化肥氮13年对郑单958子粒产量和氨基酸组分及含量的影响。结果表明,玉米子粒含有17种氨基酸,其中,谷氨酸含量最高,胱氨酸和蛋氨酸含量最低。施用氮肥显著提高玉米产量和氨基酸含量,低氮量60 kg/hm²,有机肥氮处理子粒产量低于化肥氮处理;施氮量120～360 kg/hm²,有机肥氮与化肥氮处理子粒产量差异不显著;施氮量420～600 kg/hm²,有机肥氮处理子粒产量显著高于化肥氮处理。施氮量0～600 kg/hm²范围内,施氮量越高氨基酸含量越大且化肥氮处理的氨基酸含量大于等量有机肥氮处理,有机肥氮118.5～600 kg/hm²、化肥氮91.9～600 kg/hm²可以获得最优总氨基酸含量。兼顾子粒产量和氨基酸综合评价的多元统计分析表明,长期施用有机肥氮120～420 kg/hm²、化肥氮120～300 kg/hm²,可实现玉米产量和氨基酸品质...