小麦高亲和性钾转运蛋白基因HKT1启动子克隆及序列分析

根据普通小麦HKT1 cDNA序列(GenBank登录号:U16709)设计基因特异引物,通过筛选矮败中国春BAC文库,获得含有HKT1基因组序列单克隆BAC。根据HKT1 5'-端已知序列设计测序引物,以单克隆BAC质粒为模板进行测序,序列经Sequencer软件拼接,获得了HKT1基因起始密码子上游4 192 bp序列。用Neural Network PromoterPrediction(NNPP)软件分析此序列,预测存在9个转录起始点。PLACE软件分析表明,该序列具有启动子的基本元件TATA-box、CAAT-box,包含多个胁迫诱导元件,如盐诱导元件GAAAAA,抗冻、缺水、脱落酸、抗寒元件CANNTG和CCGAC等,伤害诱导元件TGACY,组织特异表达元件ACTTTA和ATATT等。HKT1启动子克隆表明,设计基因特异引物筛选BAC文库,通过以单克隆BAC质粒为模板直接测序获得基因启动子序列的方法是从普通小麦基因组中克隆基因启动子的一条切实可行的途径。

植物高亲和钾离子转运蛋白HAK功能研究进展

钾(Potassium,K)是植物生长发育重要的营养元素,素有“抗逆元素”和“品质元素”之称。在低钾环境下植物主要利用高亲和的转运蛋白进行钾离子的吸收和转运,KUP/HAK/KT作为植物体内钾离子高亲和转运蛋白家族中最大,成员最多的家族,在植物高亲和转运钾离子过程中发挥关键作用。系统阐述了植物KUP/HAK/KT家族的基本情况及其分类、高亲和钾离子转运蛋白HAK的系统发育分析、HAK转运蛋白在提高植物钾吸收,影响植物生长发育,增强植物抵抗生物胁迫和非生物胁迫能力等方面的功能研究,最后展望了钾离子转运蛋白HAK后续有待解决的问题。深入了解HAK钾转运蛋白在植物体内的作用机制对于有效提高钾肥的利用效率,提升作物产量与品质,促进农业发展等方面具有重要的现实意义。

香蕉高亲和性钾转运蛋白(HAK)家族全基因组鉴定及表达

高亲和性钾转运蛋白(high-affinity K^(+)transporter,HAK)在植株钾离子运输中扮演着关键角色.香蕉是喜钾植物,其果实富含钾,因此研究HAK基因的序列特性和表达模式对于香蕉钾元素吸收和利用研究具有重要意义.利用生物信息学手段对香蕉HAK基因家族进行全基因组鉴定,基于转录组数据分析MaHAKs成员在根、叶、自然成熟和乙烯催熟的不同成熟阶段果实中的表达情况,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)研究部分成员在不同钾浓度营养液处理的根中的表达情况.结果显示,香蕉基因组中存在24个可分为5个亚家族、分布于10条染色体上的MaHAKs成员,它们编码的蛋白含8-14个跨膜结构,且均定位于质膜.MaHAKs启动子富含激素和逆境相关响应元件,此外还具有17种转录因子的结合位点,13个MaHAKs成员启动子区含有AP2和Dof结合位点,11个MaHAKs成员启动子区含有BBR-BPC结合位点.MaHAK8、20和22在根、叶以及不同成熟阶段果实中均高水平表达.MaHAK12在根系中的表达量最高,MaHAK19在叶和乙烯催熟的果实中表达量最高,MaHAK8在自然成熟的果实中表达量最高.乙烯处理0 d、1 d与3 d的果实中MaHAK1和MaHAK19的表达量分别约为自然成熟的11.43倍和9.52倍,16.40倍和13.86倍,9.57倍和5.70倍,而MaHAK2的表达量分别约为其57.6%、70.8%和54.1%. qRT-PCR结果显示:随着钾含量的降低,MaHAK1、2、8、12和20的相对表达量呈‘先升后降’趋势,50%钾处理下,这些基因的相对表达量均极显著上调且达到最高值,分别约为100%钾的2.59倍、7.82倍、7.55倍、5.82倍和9.88倍(P <0.01),MaHAK20在25%钾处理下也极显著上调,达100%钾的2.04倍.本研究表明,MaHAKs在香蕉果实发育和根系响应低钾胁迫等过程中发挥着重要作用.

三种盐生植物与三种甜土植物HKT1生物信息学比较分析

为研究三种盐生植物与三种甜土植物中高亲和性钾离子转运蛋白(HKT1)在结构和功能等方面的差异,本研究运用生物信息学方法预测并分析三种盐生植物与三种甜土植物HKT1的理化特性、氨基酸组成、亲/疏水性、N-糖基化位点、信号肽、跨膜结构域及其同源进化关系等,对预测及分析数据进行分类对比,总结共性且筛选差异性。结果表明:三种盐生植物和三种甜土植物的HKT1氨基酸组成、亲/疏水性、N-糖基化位点差异不明显,但是信号肽、同源序列分析及多重序列比对分析存在明显的差异,上述差异可为改良和育种耐盐碱性基因工程作物提供一定的理论依据。

蓖麻耐盐基因HKT的克隆及表达载体构建

为挖掘蓖麻耐盐相关基因,以盐生植物蓖麻(Ricinus communis L.)叶片为材料。设计特异性引物,克隆高亲和性钾离子转运蛋白(high-affinity K+transporter,HKT)耐盐基因,并对其序列进行生物信息学分析。结果表明,该基因全长1 596 bp,编码531个氨基酸,推测分子量为59.74 kD,等电点(pI)为9.32。多重序列比对和系统发育树分析表明该蛋白与木薯和橡胶树的同源性最高,分别为69.13%和67.03%,且与HKT1蛋白家族成员同源性较高,为S-G-G-G类型蛋白,推测该蛋白为HKT1类蛋白。二级结构预测蓖麻HKT蛋白有9个跨膜结构域,主要定位于内质网上,是典型的跨膜蛋白。根据蓖麻HKT基因序列设计带有Bam HⅠ和PstⅠ酶切位点的引物扩增出全长基因,用限制性内切酶Bam HⅠ和PstⅠ进行双酶切后与表达载体pCHF-3300连接。本研究成功构建了蓖麻HKT基因的表达载体,为进一步研究该基因的转化及功能验证提供参考。