水牛水通道蛋白9基因克隆及其表达分析

本研究旨在对水牛水通道蛋白9 (aquaporins 9,AQP9) 基因进行克隆,并对其在水牛不同组织中的表达规律及其在水牛卵巢和睾丸组织中的表达差异进行探索。根据GenBank上黄牛AQP9基因序列(登录号:NM_001205833.1)设计特异性引物,以水牛睾丸组织cDNA为模板,应用RT-PCR方法扩增AQP9基因编码区片段;运用生物信息学方法分析其核苷酸序列的保守性和氨基酸的理化性质;应用实时荧光定量PCR技术分析AQP9基因在水牛组织中的表达情况;免疫组织化学方法分析AQP9蛋白在不同发育阶段水牛卵泡及睾丸组织中的表达差异。结果表明,克隆获得了888 bp的水牛AQP9基因编码区序列,其编码295个氨基酸。多重序列比较显示,水牛AQP9核苷酸序列与牛、猪、绵羊和人相应序列相似性分别为99%、90%、97%、88%;氨基酸序列的同源性分别为99%、86%、97%、83%,系统进化树分析结果推测,AQP9基因在物种进化过程中具有高度保守性。实时荧光定量PCR结果显示,AQP9基因在水牛肝脏、肺脏、大脑、皮肤、睾丸和卵巢组织中有不同程度的表达,在肝脏组织中表达最高,皮肤和睾丸次之,肺脏和卵巢表达较低。免疫组化结果显示,在卵巢组织中,AQP9蛋白表达随卵泡发育时期的不同而变化,并随着卵泡发育其表达逐渐增强;在睾丸组织中,AQP9蛋白在各级精母细胞和间质细胞中均有表达。结果提示,成功克隆得到水牛AQP9基因序列;AQP9在水牛卵巢和睾丸中的表达及其功能可能与水牛卵泡发育和精子发生有重要的关联。     

辣椒水通道蛋白基因CaAQP的克隆与序列分析

 【目的】分析辣椒水通道蛋白基因CaAQP的序列特征,并研究其在抗寒品种P70中经4℃低温胁迫处理后的表达模式,为探讨辣椒的耐寒机理及辣椒品种耐寒性改良积累资料。【方法】利用RACE 技术进行cDNA全长克隆,采用生物信息学软件分析克隆基因的编码蛋白特性,并以4℃低温胁迫处理不同时间的抗寒品种P70为材料,利用Real time-PCR分析所克隆基因在辣椒低温胁迫前后的表达模式,以25℃处理为对照。【结果】在4℃低温胁迫处理后的耐寒辣椒品种P70叶片中分离到与水通道蛋白基因相关的差异表达片段,并利用RACE技术克隆得到该基因的全长cDNA,命名为CaAQP,登录号为GU116569。序列分析表明,该基因大小为1 032 bp,含5′非编码区为69 bp,3′非编码区为210 bp,CDS长753 bp,编码250个氨基酸, 蛋白分子量为25.7 kD。应用生物信息学软件对CaAQP分析表明,CaAQP含有6个跨膜区,有2个NPA单元,其氨基酸残基与MIP家族蛋白保守区序列完全一致。氨基酸序列比对发现,该序列与其它物种TIP类液泡膜水通道蛋白氨基酸序列有很高的同源性。聚类分析表明,CaAQP与番茄液泡膜水通道蛋白遗传距离最近,与禾本科的玉米和大麦遗传距离相对较远。Real time-PCR分析结果证实,该基因在低温胁迫下呈现下调表达的趋势。【结论】利用cDNA-AFLP并结合RACE技术首次在耐寒辣椒品种中克隆了水通道蛋白基因CaAQP,该基因属于MIP蛋白家族的一员,具有其典型的功能域,表达模式分析表明,该基因在低温胁迫过程中具有重要的调控作用,该研究结果为进一步探讨辣椒逆境胁迫过程中基因表达调控机制提供了重要信息。     

‘寒富’苹果与其同源四倍体耐盐差异研究

以含有200 mmol·L-1 NaCl的1/2 Hoagland营养液处理‘寒富’二倍体苹果及其同源四倍体幼苗8 d,分别在处理0、2、4、6和8 d时进行叶片相关生理指标及水通道蛋白相关基因表达水平的测定,比较分析两者的耐盐性差异。结果表明:盐胁迫下四倍体的形态表现优于二倍体;四倍体和二倍体的叶片相对含水量一直在下降,二倍体下降幅度大于四倍体,丙二醛含量和脯氨酸的积累随胁迫时间的延长而增加,二倍体含量始终高于四倍体;NaCl处理8 d时,二倍体的叶片相对含水量比四倍体低8%,丙二醛含量比四倍体多4.466 nmol·g-1FW,脯氨酸含量为四倍体的1.18倍;盐胁迫下两者叶片中水通道相关蛋白基因Md PIP1;1、Md PIP2;1、Md TIP1;1和Md TIP2;1的表达量均出现先下降后上升趋势,且四倍体均高于二倍体,尤其在处理24 h时差异最显著。四倍体比二倍体具有更强的耐盐性,可能与盐胁迫下四倍体相关水通道蛋白基因表达水平较高有关。     

水通道蛋白与植物的抗旱性

水通道蛋白(aquaporin,AQP)构成水分运输的特异性通道,促进水的长距离运输,调节细胞内外水分平衡,并运输其它小分子物质。有专一性、高效性、可调控性和活性差异性等特点。本文就近几年来AQP的结构、功能、调节机理及其与植物抗旱性研究进展作一简要综述。     

植物水通道蛋白的结构特征及其表达调控

水是生物体的主要组成部分,水在细胞和组织间的进出是所有生物代谢的基础。水通道蛋白形成选择性运输水、小分子溶质及气体的膜通道,在植物生长发育过程中起重要的作用。基因所编码蛋白的结构特征及其表达调控与其行使的功能密切相关。随着越来越多的水通道蛋白基因在高等植物中发现,人们对其结构、调控和功能有了更多了解。就水通道蛋白的分子结构以及表达调控方面的研究进展进行了概述。     

三疣梭子蟹水通道蛋白 1 cDNA 及其盐度胁迫下的表达分析

采用RACE技术克隆获得总长为1 712 bp的三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)水通道蛋白基因全长cDNA序列,命名为PtAQP基因.该基因5'和3'非编码区分别为153 bp和788 bp,开放阅读框为771 bp,推测编码256个氨基酸,预测分子量为27.0 kD,理论等电点为8.26.生物信息学分析表明,PtAQP含有6个跨膜区和2个NPA单元,具有与MIP家族匹配的保守氨基酸序列,属于稳定蛋白;同源性和系统进化分析表明,三疣梭子蟹PtAQP氨基酸序列与可口美青蟹(Callinectes sapidus) AQP1的同源性最高(87％),与可口美青蟹紧密聚为一支;荧光定量RT-PCR分析表明,PtAQP基因在各组织中均有表达,而在胃中的相对表达量最高.通过分析PtAQP基因在盐度胁迫中的表达规律发现,盐度胁迫可显著改变PtAQP基因在三疣梭子蟹鳃和肝胰腺中的表达模式,整体呈先下降后上升最后下降到初始水平的表达趋势.该研究结果表明,PtAQP基因在三疣梭子蟹渗透压调节中发挥重要作用.     

植物水通道蛋白的活性调控

植物水通道蛋白(aquaporin,AQP)是一族细胞膜上选择性高效转运水分子的特异孔道,植物水通道蛋白的活性受门控机制的调控.影响门控行为的因子可能包括磷酸化、异源基因化、pH、Ca2+、渗透压、溶质梯度和温度.     

水曲柳幼苗叶片中水孔蛋白与光合作用的关系

采用水孔蛋白抑制剂氯化汞处理,使水曲柳(Fraxinusmandshurica)幼苗叶片水分丧失降低,而水孔蛋白促进剂forskolin使水分丧失增加。氯化汞和forskolin处理都能抑制碳酸酐酶(CA)活性。氯化汞处理使胞间CO2浓度、蒸腾速率、气孔导度以及光合速率降低,而forskolin处理使胞间CO2浓度增加,但蒸腾速率、气孔导度和光合速率降低。氯化汞和forskolin处理都对叶绿素荧光参数没有显著影响。这些结果说明水孔蛋白和CA在光合作用过程具有重要作用。     

Aquaporin 9 is expressed in the epididymis of immature and mature pigs

Aquaporins (AQPs) are channel proteins that facilitate the transepithelial and bidirectional movement of water. AQP9 is an aquaporin that is expressed in the mammalian epididymis. This water transport contributes to epididymal sperm concentration. This study aimed to examine the morphology of epididymal epithelium in piglets and boars, as well as the expression and immunolocalization of AQP9. The piglets presented an epididymal epithelium in differentiation with principal, basal and apical cells. The cellular population of the epididymal epithelium in boars consisted of principal, basal, apical, clear and narrow cells. The migratory cells known as halo cells were observed in the epididymis of both piglets and boars. AQP9 expression presented differences between piglets and boars. Moderate intensity of AQP9 immunoreaction was observed in the apical border of the epididymal epithelium of the caput and cauda regions in the piglet epididymis. A moderate‐to‐intense reaction for AQP9 was observed in the nuclei of epithelial cells of the three epididymal regions in the boar epididymis. The region of the cauda epididymis showed reactivity for AQP9 also in the apical border of the epithelium. It is believed that the AQP9 is already functional in piglets at only 1 week of age and is more active, playing a pivotal role in the caput and cauda regions of the epididymis. Moreover, the intense AQP9 expression in the apical border of epithelial cells in the cauda region of the boar epididymis suggests a higher performance of AQP9 in this region, where sperm complete their maturation process, stored and concentrated.     

Factors affecting hydraulic conductivity and methods to measure in plants

The plant hydraulic network faces several challenges under drought stress. Hydraulic conductivity is one of the major indicators of the hydraulic network's response to drought stress. Here, we review our current understanding of the factors directly affecting hydraulic conductivity and the methods used to measure it.