甘草質(zhì)膜水通道蛋白GuPIP1的分子克隆、定位和表達(dá)調(diào)控.pdf

1、水分是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育和限制農(nóng)作物產(chǎn)量提高的主要環(huán)境因子。按復(fù)合水分運(yùn)輸模型，水分在植物體內(nèi)運(yùn)輸有三個(gè)途徑，即質(zhì)外體途徑、共質(zhì)體途徑和跨細(xì)胞途徑。水通道蛋白為水分跨細(xì)胞膜的運(yùn)輸提供了一條選擇性通道。植物水通道蛋白是一個(gè)超家族，根據(jù)氨基酸序列同源性和亞細(xì)胞定位可以劃分為四個(gè)家族：質(zhì)膜內(nèi)在蛋白PIP、液泡膜內(nèi)在蛋白TIP、類Nodulin26膜內(nèi)在蛋白NIP和小的基本膜內(nèi)在蛋白SIP。PIP被分為兩個(gè)亞家族：PIP1和PIP2。從序列水平看

2、，與PIP2亞家族成員相比，PIP1亞家族成員有一個(gè)長(zhǎng)的N末端和短的C末端。PIP1和PIP2亞家族成員在功能上也存在差異。在爪蟾卵母細(xì)胞中異源表達(dá)時(shí)，與PIP2蛋白相比，PIP1表現(xiàn)沒有或具較低的水通道活性。植物水通道蛋白的活性可能受門控機(jī)制調(diào)控。影響門控行為的因子可能包括磷酸化、異源基因化、pH、Ca2+、滲透壓、溶質(zhì)梯度和溫度。植物水通道蛋白在植物種子萌發(fā)、細(xì)胞伸長(zhǎng)、氣孔運(yùn)動(dòng)、受精等過程中調(diào)節(jié)水分的快速跨膜運(yùn)輸。有些水通道蛋白還在

3、植物逆境應(yīng)答中起重要作用，因此研究水通道蛋白與植物抗逆性的關(guān)系引起了廣泛關(guān)注。植物主要通過調(diào)控細(xì)胞質(zhì)膜水通道蛋白的表達(dá)來消除水分供應(yīng)中的波動(dòng)。本研究的主要目的是以荒漠植物甘草(GlycyrrhizauralensisFisch)為研究對(duì)象來分離、鑒定質(zhì)膜水通道蛋白基因，研究其定位和表達(dá)模式，以探討它們?cè)谥参锟鼓鎽?yīng)答中的作用。 1.根據(jù)植物質(zhì)膜水通道蛋白NPA保守區(qū)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)并引物，利用RT-PCR和RACE技術(shù)，從甘草根中克隆到一

4、個(gè)水通道蛋白基因，命名為GuPIP1。序列分析表明，基因全長(zhǎng)cDNA序列為1.236kb，包含長(zhǎng)度為71bp的5′非編碼區(qū)、870bp的開放閱讀框及295bp的3′非編碼區(qū)。該基因編碼一個(gè)由290個(gè)氨基酸殘基組成的蛋白質(zhì)(基因己登錄GenBank，登錄號(hào)為AY781788)。 2.生物信息學(xué)分析表明，甘草GuPIP1不但具有MIP家族的信號(hào)序列(SGXHXNPAVT)，而且具有質(zhì)膜水通道蛋白的特征信號(hào)序列GGGANXXXXGY

5、和TGI/TNPARSI/FGAAI/VI/VF/YN。同時(shí)甘草GuPIP1具有水通道蛋白典型的6個(gè)跨膜區(qū)和兩個(gè)NPA單元，在第1和第4跨膜區(qū)均具有與水通道形成有關(guān)的高度保守的EXXXTXXF/L單元，與已經(jīng)證明具有水通道蛋白功能的AtPIP1；4和ZmPIP1；5功能區(qū)的氨基酸序列高度一致，與其同源性高的其它植物水通道蛋白均為PIP1亞家族的成員，而其本身的N-末端比C-末端長(zhǎng)46個(gè)氨基酸，符合植物水通道蛋白PIP1亞家族成員的N-末