拟南芥液泡型H^(+)-ATP酶E1亚基编码基因AtTUF的研究进展

液泡型H^(+)-ATP酶(Vacuolar-H+-ATPase,V-ATP酶,VHA)是存在于所有真核生物中的一类质子泵,主要存在于植物液泡膜、高尔基体及胞内体等内膜系统上,在维持真核细胞内膜区室的pH稳态过程中发挥着重要作用.V-ATP酶是一种多亚基蛋白复合体,由亲水的头部V_(1)和疏水的基部V_(0)两个区域组成,V_(1)位于膜外胞质区,呈球茎状,由A~H 8个亚基组成,主要负责ATP的水解;V_(0)整合于膜中,由a、c、c''、d、e 5个亚基组成,主要负责质子易位.在拟南芥中,V-ATP酶的大多数亚基由包含2~5个成员的小基因家族编码,其中VHA的E亚基由3个具有差异表达的同工型基因编码,在种子发育期间,VHA-E1是胚胎发生过程中的主要同工型,VHA-E2具有花粉特异性,而VHA-E3主要在胚乳和周围的母体组织中表达.VHA-E1亚基由AtTUF基因(又被称为TUFF,EMB2448,VHA-E1,VHAE1,基因号AT4G11150)编码,与跨液泡膜的物质运输密切相关,在体细胞发育过程中对维持功能性分泌系统及植物对各种非生物胁迫的响应过程中均起着重要作用.论文综述了拟南芥中AtTUF的研究进展,以期为相关领域的研究提供参考.

番茄液泡蔗糖转化酶抑制蛋白克隆、生物信息学及表达分析

液泡转化酶抑制蛋白(vacuolar invertase inhibitor, VIF)在调节植物蔗糖代谢,调控生长发育及响应逆境等方面发挥重要作用。本试验从番茄Alisa中克隆到VIF基因(SlVIF)和cDNA序列。结果显示,SlVIF基因与cDNA序列全长均为528 bp,不含有内含子,共编码175个氨基酸。SlVIF蛋白分子量为19.92 ku,理论等电点为5.53,含有一个信号肽序列,保守结构域为PMEI。系统进化关系表明,茄科物种的VIF亲缘关系最近,且基序具有一致性。组织特异性表达结果显示,在不同的番茄材料中,SlVIF的表达模式存在差异,在Heinz番茄中,其在根部有高水平的表达;在LA1589番茄中,其在果实发育的各阶段,尤其是在成熟果实及根部有高水平的表达。说明SlVIF可能通过介导蔗糖代谢影响果实成熟并调控根系生长。SlVIF受到水分胁迫的诱导,响应非生物胁迫过程。

Cd胁迫下龙葵原生质体、液泡提取及单细胞分析

该研究旨在探究液泡在超积累植物龙葵中的重金属耐受机制。研究使用不同浓度(0、10、25、50、75、100 mg/kg)的Cd作为胁迫,通过对原生质体和液泡的单因素实验,选出了最佳的酶解条件。单细胞荧光分析结果表明,在Cd胁迫下,细胞受损严重,谷胱甘肽(GSH)含量迅速降低,而液泡中GSH含量稳定。Cd胁迫下,液泡中Cd含量占原生质体的比例逐渐增加,说明液泡在重金属超积累过程中发挥了重要作用。该研究为超积累植物进行基因改良以加强污染土壤修复效果提供了新思路。

植物液泡膜H^+-ATPase和H^+-PPase 研究进展

植物液泡膜ATP酶(H^+-ATPase)和液泡膜焦磷酸酶(H^+-PPase)是液泡膜上两个含量丰富的蛋白,其功能的正常发挥在植物生长发育过程中扮演着重要角色。液泡膜H^+-ATPase和H^+-PPase水解底物释放能量,同时产生大量H^+由胞质泵入液泡内,形成细胞质与液泡间的H^+电化学势梯度,为多种溶质分子的跨膜主动运输提供驱动力,维持细胞内的离子稳态和渗透平衡,为细胞内各种生理生化反应的正常运行提供保障。此外,液泡作为植物细胞离子养分的储存库,其膜上H^+-ATPase和H^+-PPase能够通过改变其活性来调控硝酸盐在胞质和液泡间的分配比例,进而影响植物的氮素利用效率。在逆境胁迫条件下,提高液泡膜H^+-ATPase和H^+-PPase的活性有利于提高植株对逆境的适应能力,从而减少逆境胁迫对植株生长发育造成的不利影响。介绍了植物液泡膜H^+-ATPase和H^+-PPase的结构特征及其在植物生长发育过程中的生理功能,并对其在植物抵御非生物逆境胁迫过程中发挥的重要作用进行阐述,为进一步提高作物的氮素利用率及逆境适应能力提供方向。

NaCl胁迫对骆驼蓬幼苗液泡膜H^＋-ATPase和H^＋-PPase活性的影响

研究了不同浓度NaCl胁迫对骆驼蓬幼苗Na+、K+含量及液胞膜H+-ATP酶(H+-ATPase)和H+-焦磷酸酶(H+-PPase)活性的影响。结果表明,NaCl胁迫浓度的增加使骆驼蓬幼苗根、叶中的K+含量下降,Na+含量和Na+/K+比及K+对Na+的吸收和运输选择性增高;根、叶液胞膜H+-ATPase和H+-PPase活性升高,H+-ATP酶耦联比率无显著变化;根液胞膜依赖ATP和PPi的质子泵活性及Na+/H+逆向转运活性先升后降,叶依赖ATP的质子泵活性及Na+/H+逆向转运活性升高,依赖PPi的质子泵活性先升后降。说明液泡膜H+-ATPase和H+-PPase驱动的质子泵和Na+/H+逆向转运活性对Na+在液泡内的积累及其骆驼蓬的耐盐性起重要作用。

植物液泡硝态氮累积的营养和生理学意义

液泡是一个多功能而又复杂的细胞器。成熟植物茎叶的液泡占细胞体积的90％左右。细胞中的NO3^--N有58％-99％存在于液泡中。因此，液泡被称为NO3^--N的贮存库。研究植物细胞液泡的NO3^--N累积引起了人们的重视，但是由于液泡中NO3^--N测定技术的困难，这方而的研究目前并不很多。木文结合国内外相关研究结果，从以下几方面分析了NO3^--N在液泡的累积：①植物液泡中NO3^--N的累积数量；②NO3^--N在细胞质与液泡间的转运；③液泡累积NO3^--N的营养学意义；④液泡NO3^--N累积的生理作用；⑤有关液泡中NO3^--N累积研究的展望。

用膜片钳研究CuCl_2对萝卜液泡膜SV通道的影响

用膜片钳全液泡记录方式研究了 Cu Cl2 对萝卜 SV通道的影响 .研究表明 ,SV通道为阳离子选择性通道 ,细胞质钙可激活此通道 ,且其表现出钙依赖性 .细胞质钙达 2 mmol/ L时 ,SV通道电流基本上达到饱和 .当在外液中加入不同浓度的 Cu Cl2 时 ,SV通道电流有明显的变化 .高浓度的铜离子对通道电流有抑制作用 ,而低浓度 (<0 .1 mmol/ L)则增强通道电流 .电极内液中的 Cu Cl2 对 SV通道电流也有抑制作用 .

冬季沙冬青叶肉细胞液泡中泡状内含物的研究

用透射电镜观察了沙冬青叶肉细胞液泡中泡状内含物的形成.在早期,这种泡状内含物位于细胞质中,它由大小不等、形态各异的小泡组成,后经液泡膜内吞进入液泡.液泡中的泡状内含物主要位于两个正常叶绿体之间,附近的细胞质较多,内有丰富的内质网、高尔基体、质膜管状突起和由它们产生的小泡.也有一些液泡泡状内含物出现在解体叶绿体附近.前者主要来自内质网、高尔基体和质膜,后者则主要起源于解体的叶绿体.这种泡状内含物的形成可能与增强植物的抗冻性有关.

硅对盐胁迫下黄瓜幼苗根系质膜、液泡膜酶活性的影响

研究硅对盐胁迫下黄瓜幼苗生长及根细胞质膜H+-ATPase、液泡膜H+-ATPase、H+-PPase和Ca2+-ATPase活性的影响。结果表明:盐胁迫严重抑制黄瓜幼苗生长,根细胞质膜H+-ATPase、液泡膜H+-ATPase、H+-PPase和Ca2+-ATPase活性明显降低。硅处理明显提高盐胁迫黄瓜根液泡膜H+-ATPase、H+-PPase、Ca2+-ATPase活性,一定程度上维持了液泡膜质子泵活性,有效地防御了细胞质酸化,这可能是硅提高黄瓜耐盐性的一个重要因素。

甜菊愈伤组织细胞中的液泡膜内突和液泡内囊泡

对生长在分化培养基上的甜菊（Steviarebaudiana）愈伤组织分生区细胞的液泡膜内突和液泡内囊泡，进行了超微结构和酸性磷酸酶（AcPase）细胞化学研究。在不同液泡化时期的细胞中，都存在不同大小和形态的液泡膜内突，它们有的缺乏明显的内含物；有的含有许多小泡或复杂膜系；有的含有一个较大的具许多小泡或复杂膜系的膜束缚囊泡。在液泡内还存在一些游离的液泡内囊泡，它们通常具两层紧贴的界膜或为多层同心膜，推测它们来自液泡膜内突。AcPase定位结果显示，液泡膜及其内突通常缺乏酶活性，而液泡内囊泡却具酶活性，提示液泡内囊泡在功能上与溶酶体类似。

铕离子对萝卜液泡通道影响的膜片钳法研究

[目的]从离子通道水平讨论作为稀土微肥的Eu3+对萝卜液泡生理活动的影响。[方法]用膜片钳全液泡记录方式研究讨论了膜内外Eu3+对萝卜(Raphanus satirus L.)慢液泡(SV)通道电流的影响。[结果]外液中存在EGTA和EuCl3时,通道电流被显著抑制;当外液中不含EGTA而同时含有CaCl2和不同浓度的EuCl3时,通道电流又被不同程度的增大,且随着Eu3+浓度的增加,通道电流逐渐降低;而Eu3+在膜内与SV通道作用机理的研究表明,Eu3+浓度高时抑制通道电流,浓度低时则促进通道电流。[结论]本文的研究结果为进一步研究Eu3+对植物生理活动的影响和Eu3+作为稀土微肥在农作物中的最佳用量在通道水平上提供了重要的依据。

细菌周膜与液泡膜和液泡内含物的关系

箭舌豌豆根瘤中有丰富的侵入线，从侵入线释放出来的细菌都有细菌周膜。有时液泡中也有细菌，但它们中的绝大多数没有细胞周膜，只有个别例外，而且结构较清晰。细菌结构越好，它的细菌周膜就越完整。因此，液泡中细菌所具有的细菌周膜并非由液泡膜和液泡内含物形成。

植物液泡中硝酸盐行为的研究概况

化学氮肥利用率低和损失严重而造成的环境污染问题是农业生态系统中氮素管理首当其冲要研究和解决的问题 ,这方面的研究工作在国内外报道浩如烟海 ,但突破性进展不多。另一方面 ,植物体内的硝酸盐含量高又严重影响农产品有关的品质性状 ,特别是我国加入WTO后蔬菜和果实中高含量的硝酸盐是影响这些产品出口的主要限制因子之一。因此 ,从植物体本身着手研究植物氮素高效利用的机理与途径 ,这是近几年来植物氮素营养研究的热点之一。植物液泡占据了成熟植物细胞体积的 90 %左右 ,而液泡和细胞质中硝酸盐的浓度通常分别在 30～ 5 0molm- 3和 3～ 5molm- 3,因此 ,如何调动植物液泡中的硝酸盐使之得到更高程度的再利用 ,这是提高植物氮素利用效率和降低植物体内硝酸盐含量的途径之一。本文综述了国内外有关液泡中硝酸盐行为的研究状况 ,在此基础上作者首次提出植物液泡中硝酸盐的内外流与植物氮素高效利用之间可能存在着密切的关系 ,旨在拓始这方面的工作能尽快开展 ,为植物氮素高效利用的分子生物学研究开辟新的研究领域。

铝胁迫下钙对小麦根液泡膜功能和膜脂组成的影响

用不连续蔗糖密度梯度离心法分离小麦根尖液泡膜微囊 ,比较了铝胁迫下钙对耐铝小麦品种Altas 6 6和铝敏感品种Scout 6 6的根长、根系液泡膜ATP酶和焦磷酸酶活性、膜脂组成的影响。铝胁迫下增加营养液中的钙浓度 ,可明显缓解铝对两品种根伸长的抑制作用 ,提高根系液泡膜H+ ATP酶、焦磷酸酶和Ca2 + ATP酶活性 ;增加磷脂含量 ,部分抑制了铝胁迫所引起的半乳糖脂含量上升。

苹果液泡膜葡萄糖转运蛋白基因MdVGT1的克隆与表达分析

【目的】研究新疆红肉苹果杂种一代优系‘红脆1号’液泡膜葡萄糖转运蛋白基因MdVGT1生物学信息、表达水平及其在糖代谢中的功能,旨在为进一步完善功能型苹果育种的理论与技术体系提供参考。【方法】以新疆红肉苹果杂种一代优系‘红脆1号’为试材,克隆MdVGT1,对其进行生物信息学分析;并采用荧光定量PCR分析该基因在不同组织及不同发育时期的表达,分析‘嘎啦’组培苗中该基因在葡萄糖诱导下的表达,通过酵母双杂交验证其互作关系,并通过原核诱导获得重组蛋白。【结果】在‘红脆1号’中克隆获得MdVGT1全长,测序发现其包含1 506 bp完整的开放阅读框,编码501个氨基酸,预测其编码蛋白质分子量为53.16 kD,等电点为5.92,定位于苹果基因组的1号染色体上,由14个外显子和13个内含子构成;糖代谢相关基因系统进化树分析表明,MdVGT1与AtVGT1、VvVGT1、CsVGT1在同一个进化枝上,功能域分析表明,MdVGT1蛋白含有12个跨膜区域;MdVGT1在苹果的花、叶和幼果中均有较高的表达,在果实发育中,其表达量与葡萄糖含量有显著的相关性;MdVGT1启动子含有与抗逆、糖信号及激素信号相关的顺式作用元件;葡萄糖处理‘嘎啦’组培苗一周后,MdVGT1的表达量明显提高;酵母双杂交试验表明,MdVGT1与MdTMT1在体外能相互作用,并通过原核诱导获得了MdVGT1的重组蛋白。【结论】在‘红脆1号’苹果中克隆获得了液泡膜葡萄糖转运蛋白基因MdVGT1,其可能与MdTMT1互作共同转运葡萄糖进入液泡膜。

鱼腥藻PCC7120细胞液泡的初步研究

从保存３个月以上的老化培养物中直接检查到游离液泡。液泡为标准圆球状，完全透明，大小相差极为悬殊，多数大型液泡吞噬了数个衰老藻细胞。采用低渗酶解，渗透冲击，低渗酶解和渗透冲击相结合，从培养３个月以上，２个月，１个月，１８ｄ，１０ｄ及３ｄ的藻丝细胞都分离到液泡。液泡略大于细胞，泡内无吞噬物。培养３ｄ的藻丝有１５％的细胞分离到液泡。其他多种蓝藻也分离到同样的液泡。

红树植物秋茄中液泡膜内在蛋白(TIP)全长cDNA的克隆和表达分析(英文)

利用cDNA快速末端扩增 (RACE )技术获得红树植物秋茄液泡膜内在蛋白 (TIP)的全长cDNA (GenBank登录号 :AF5 2 1135 )。该cDNA全长为 1 1kb ,含有一个 75 6个核苷酸的完整开放阅读框 ,编码 2 5 2个氨基酸 ,等电点为5 77,分子量为 2 6 3kD。该氨基酸序列含有 6个跨膜区和两个高度保守的Asparagine proline alanine (NPA)基序。与冬葡萄、花椰菜、拟南芥的TIP相比 ,氨基酸的一致性达到 77%～ 79%。Northern分析表明盐分抑制该基因在红树 3个种中的表达 ,这种下调表达可能降低液泡膜水分渗透 ,有利于盐胁迫下细胞的保水。

NaCl胁迫下构树幼苗液泡膜生理生化响应(英文)

以构树幼苗根组织和叶组织为试材,测定不同浓度NaCl胁迫下液泡膜H+-ATPase的活性、液泡膜脂肪酸组成和膜的流动性。结果表明:在低浓度NaCl胁迫下,根组织中液泡膜H+-ATPase的活性有所增加,当胁迫浓度为150mmol·L-1时,活性又有所下降,但接近对照水平。而叶组织液泡膜H+-ATPase的活性在100mmol·L-1时降低,高浓度NaCl(150mmol·L-1)处理后又有所升高。液泡膜脂肪酸基本组成为C16:0,C16:1,C18:0,C18:1,C18:2和C20:0。盐胁迫后构树幼苗液泡膜脂肪酸组分相对含量发生变化。根组织液泡膜脂肪酸不饱和度下降,150mmol·L-1NaCl处理后有所升高;而在叶组织中,液泡膜脂肪酸不饱和度在50mmol·L-1NaCl处理后下降,随着盐胁迫浓度的增加,不饱和度又高于对照。NaCl胁迫下,构树液泡膜流动性和脂肪酸不饱和度的变化趋势相一致。脂肪酸不饱和度下降时,膜流动性下降,反之则膜流动性上升。研究结果为深入了解木本植物液泡膜H+-ATPase活性、脂肪酸组成和膜的流动性在盐胁迫下的适应及其3者的相互关系提供了参考。

重金属及微量元素诱导蓝藻形成液泡

鱼腥藻 5 95 (Anabaenasp 5 95 )、织线藻 2 4 6 (Plectonemaboryanum 2 4 6 )和伪枝藻2 4 8(Scynetonemahofmanni 2 4 8)在两种重金属汞、镉和两种微量元素铜、锌诱导下 ,藻丝细胞均能发生膨大、液泡化现象。不同重金属及微量元素对 3种蓝藻液泡化诱导作用强弱程度不同。汞的诱导作用明显强于镉、铜和锌 ,0 1μmol/L汞可诱导 3种蓝藻发生液泡化。采用压片法均观察到诱导形成的液泡 ,液泡在相差显微镜下显示为圆球形 。