7种植物K~＋/H~＋逆向转运蛋白的生物信息学分析

K+/H+逆向转运是普遍存在于几乎所有生物体内的重要离子平衡机制之一。该机制主要由多基因家族KEA(K efflux antiporter)介导。然而,长期以来对KEA的功能特征和生理意义的认识,除了在大肠杆菌中有零星的报道之外,绝大部分尚为空白。本文通过生物信息学分析,比较了7个植物物种KEA的同源和进化关系,发现KEA家族中的部分成员在物种进化过程中具有极高的保守性。以模式植物拟南芥为例,进一步研究了KEA的蛋白质跨膜结构、关键结构域和亚细胞定位预测等。结果表明,AtKEA大多具有10～12个跨膜结构,是典型的膜蛋白,在跨膜区的N端有多个丝氨酸磷酸化调控位点;都含有K+/H+交换结构域和相应的调控域,推测其能够介导K+/H+交换。基因芯片研究表明,AtKEA在根、茎、叶、花和荚果等不同组织器官的表达丰度不同,表明KEA基因家族各成员的生理功能具有时空分异性。上述结果可为进一步深入研究植物K+/H+逆向转运系统的功能提供借鉴。

植物Na^+/H^+逆向转运蛋白研究进展

盐胁迫主要由Na+ 引起 ,过高的Na+ 浓度引起的离子毒害 ,渗透胁迫和K+ /Na+ 比率的不平衡使植物新陈代谢异常 ,这是对大多数器官造成伤害的原因。植物抵御盐胁迫的主要方式是将细胞内过多的Na+ 从质膜向细胞外排放和将Na+ 在液泡中区隔化 ,这一过程是由Na+ /H+ 逆向转运蛋白完成的。本文概述了植物中Na+ /H+ 逆向转运蛋白的发现、特征、分子生物学方面的研究 ,以及Na+ /H+

Na^+/H^+逆向转运蛋白和植物耐盐性

Na+ H+逆向转运蛋白对植物耐盐起着重要作用 ,它利用质膜H+ ATPase或液泡膜H+ ATPase及PPiase泵H+产生的驱动力把Na+排出细胞或在液泡中区隔化以消除Na+的毒害。主要讨论植物中Na+

Na^+/H^+逆向转运蛋白及其与植物耐盐性的关系

在概述了Na+ /H+ 逆向转运蛋白的分子组成、生化性质、生理功能的基础上 ,介绍了此种蛋白对盐胁迫的响应及其与耐盐性的关系 ,并对有关Na+ /H+

Na^+/H^+逆向转运蛋白与植物耐盐性关系研究进展

Na+/H+逆向转运蛋白与植物的耐盐性有密切的关系。在高等植物体内,主要存在两种Na+/H+逆向转运蛋白,分别为位于细胞质膜上的逆向转运蛋白SOS1,以及存在于液泡膜上的AtNHX1。质膜Na+/H+逆向转运蛋白主要负责Na+的外排,液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白主要负责把Na+区隔化入液泡。过量表达质膜Na+/H+逆向转运蛋白SOS1或液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白AtNHX1能够明显提高植物的耐盐性。对植物中Na+/H+逆向转运蛋白及其与植物耐盐性之间的关系最新研究进展作一概述。

泌盐植物长叶红砂质膜Na＋/H＋逆向转运蛋白基因(RtSOS1)全长cDNA的克隆及序列分析

长叶红砂为内蒙古东阿拉善-西鄂尔多斯地区特有珍稀泌盐,强旱生小灌木,对盐渍荒漠环境具有极强适应性。利用RT-PCR和RACE技术从该植物中分离出质膜Na+/H+逆向转运蛋白基因(RtSOS1),该cDNA全长为3 829bp,开放阅读框为3 438 bp,编码一个含1 145个氨基酸的蛋白质,推测分子量为126.76 kDa。氨基酸序列的生物信息学分析推测,该蛋白N端含有11个跨膜结构域,C端为一个长约700个氨基酸的亲水性尾,具有磷酸化和自我抑制结构域。同源性比对和系统发育分析证实,RtSOS1与其他植物的质膜Na+/H+逆向转运蛋白亲缘关系较近。

植物Na^+/H^+逆向转运蛋白与植物耐盐性的研究进展

植物通过外排Na+和液泡区隔化Na+来减少Na+的毒害,这一过程由Na+/H+逆向转运蛋白来完成。通过概述植物Na+/H+逆向转运蛋白的基本特征、与植物耐盐性的关系及其分子生物学研究现状,为阐明植物复杂的盐胁迫机理和利用基因工程手段提高植物耐盐性奠定了基础。

植物Na^+/H^+逆向转运蛋白研究进展

土壤中过多的Na+是抑制植物生长的主要限制因子之一,也是造成土壤盐渍化的主要离子。而Na+/H+逆向转运蛋白是植物维持Na+稳态,增强植物抗盐性的一条重要途径。通过对Na+/H+逆向转运蛋白的分类、结构、功能,以及和植物耐盐性关系的概述,揭示其耐盐机理,并就其将来的应用和发展前景作了分析。

Na^+/H^+逆向转运蛋白与植物耐盐性研究

盐胁迫是影响植物生长发育及产量的重要非生物因素。一定浓度的盐分可以通过渗透胁迫、离子胁迫等不同程度地伤害植物的细胞膜透性,并产生次级氧化胁迫,从而造成植物自身代谢紊乱及部分蛋白合成受阻等现象。植物Na^+/H^+逆向转运蛋白可通过将Na^+逆向转运出细胞外或者将其区隔化于液泡中来抵御环境中过高的Na^+,从而维持细胞内正常的Na^+水平及pH等。目前已经从多种植物中克隆到编码Na^+/H^+逆向转运蛋白的基因。经研究发现,将这些基因转入盐敏感植物可大大提高植物的耐盐性,对于开发盐碱地及提高农作物的产量具有非常重要的意义。主要概述了植物Na^+/H^+逆向转运蛋白的分子生物学研究及其与耐盐性之间的关系。

盐胁迫下植物Na^+/H^+逆向转运蛋白研究进展

盐胁迫下Na+使植物体内的离子平衡受到破坏,为了维持细胞的渗透平衡,植物主要通过Na+/H+逆向转运蛋白外排Na+和液泡区隔化Na+来减少Na+的毒害,提高自身的耐盐性。对植物Na+/H+逆向转运蛋白的基本特征、与植物耐盐性的关系以及分子生物学研究等方面进行了概述,并对今后的研究方向进行了展望。

植物Na^+/H^+逆向转运蛋白NHX及其生物学功能

植物Na+/H+逆向转运蛋白NHX是一类重要的离子转运体,在调节液泡pH值、维持细胞质中低Na+浓度和离子的动态平衡及其发育中起着重要的作用。本文主要对植物NHX蛋白的分类地位,NHX基因的表达调控及NHX蛋白的生物学功能进行了综述。

Na^+/H^+逆向转运蛋白与植物耐盐性的关系

植物抵御盐胁迫的有效策略之一是将细胞质中过多的Na+区隔化在液泡,这一过程是由液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白完成的。概述了Na+/H+逆向转运蛋白的分子结构和功能,在次基础上介绍了该蛋白对盐胁迫的响应和耐盐性的关系,并简述了其基因的克隆和表达调控,同时对Na+/H+逆向转运蛋白研究的前景做了展望。

植物液泡膜Na^+/H^+逆向转运蛋白的研究与应用

液泡膜Na^+/H^+逆向转运蛋白是植物体内广泛存在的一种跨膜转运蛋白,负责植物体内Na^+、H^+的交换。本文对Na^+/H^+逆向转运蛋白的克隆、分子结构、功能及应用等方面展开论述,旨在为研究者系统的理解Na^+/H^+逆向转运蛋白的研究进展,为调控该蛋白的表达来改进植物的生长发育及抗盐胁迫能力等方面的应用提供参考。

植物Na^(+)/H^(+)逆向转运蛋白研究进展

土壤盐害是影响全世界农业生产的主要非生物因素之一,盐胁迫严重制约植物生长和农作物产量。植物质膜和液泡膜上存在的Na^(+)/H^(+)逆向转运蛋白可以将细胞中高浓度的Na^(+)外排出细胞或者转运到液泡中区隔化以应对Na^(+)的毒害。本文概述了Na^(+)/H^(+)逆向转运蛋白的分子生物学、功能、作用机理,并对其通过基因工程提高植物耐盐性的潜在用途的最新进展进行了阐述,以期为相关研究提供参考。

小鼠耳芥K^(+)/H^(+)逆向转运蛋白KEA基因家族的鉴定、特征及缺钾胁迫表达分析

K^(+)/H^(+)逆向转运蛋白(K^(+) efflux antiporter,KEA)蛋白通过调节细胞的离子和pH稳态在植物生长及抗逆过程中发挥重要作用,关于KEA的研究主要集中在模式植物拟南芥中,在其他植物中的研究少有报道。在本研究中,通过全基因组分析从短命植物小鼠耳芥(Arabidopsis pumila)中鉴定出12个KEA基因,并开展了基因结构、蛋白motif、系统进化和共线性分析。染色体定位分析发现它们不均匀的分布在8条染色体上。系统进化分析表明12个KEA基因分为两个亚家族。共线性分析表明小鼠耳芥中有9对共线性KEA基因。在ApKEA启动子区域鉴定到与胁迫响应、营养和发育、激素响应、光响应等相关的调控元件。qRT-PCR分析表明,6个ApKEA基因在缺钾胁迫下表达上调,暗示它们在缺钾胁迫中发挥重要作用。研究结果为深入分析ApKEA基因的功能及解析小鼠尔芥适应荒漠环境生长发育机制提供了基础。

桑树Na^+/H^+逆向转运蛋白基因(MnNHX1)的克隆与耐盐力表达

【目的】研究川桑液泡膜型Na+/H+逆向转运蛋白(NHX)基因的功能,探究桑树耐盐机制,为植物抗逆基因工程筛选提供优良的候选基因。【方法】以川桑基因组数据库为基础,基于同源基因序列的保守性,以川桑叶片cDNA为模板克隆川桑液泡膜型NHX基因;利用生物学软件和在线公共平台,分析所得基因编码的蛋白质序列及功能结构域,并构建系统进化树,分析与其他物种的亲缘关系。采用荧光定量PCR方法研究在NaCl胁迫条件下不同时间段‘湖桑32号’根、茎、叶等不同组织中桑树NHX1表达量的变化情况;通过构建超量表达载体,将其转化到拟南芥中,分析转基因拟南芥在Na Cl胁迫环境中的种子发芽数,根长、侧根生长情况和幼苗成活率,并对转基因拟南芥连续浇灌含高浓度Na Cl的营养液,研究过量表达NHX基因对拟南芥的影响。【结果】本研究得到1个液泡膜型NHX基因,命名为MnNHX1(Gen Bank登录号:KJ720637);该基因ORF长度为1 644bp,编码547个氨基酸残基,具有Na+/H+交换泵,且在其上游含有抑制剂氨氯吡嗪脒结合位点(LFFIYLLPPI)以及糖基化位点等结构域,TMHMM在线程序预测Mn NHX1具有12个明显的跨膜结构区;系统进化树分析结果显示,Mn NHX1具有较高的保守性,先与源于蔷薇科的桃聚合,与桑树形态学和基因组进化分析分类结果一致。荧光定量PCR试验表明,在无Na Cl胁迫条件下桑树NHX1在‘湖桑32号’根、茎、叶中均有表达;在Na Cl胁迫处理12 h后,根、茎中桑树NHX1的表达量显著增加,而后回落;而在胁迫处理24 h后,叶中桑树NHX1的表达量显著提高,随后回落。过量表达Mn NHX1的转基因拟南芥在Na Cl胁迫环境中,种子发芽率低于野生型,而根长和侧根生长情况以及幼苗成活率都优于野生型;连续浇灌含高浓度Na Cl营养液的转基因拟南芥生长状态更为优良。【结论】MnNHX1为优良的植物耐盐基因,在桑树中为组成型表达,并受Na Cl胁迫诱导,表现出组织特异性。过量表达Mn NHX1的拟南芥耐盐能力显著提高,生存在盐胁迫环境中,依然具有良好的生长和发育能力。

菊芋Na^+/H^+逆向转运蛋白基因的克隆与表达分析

根据同源序列设计简并引物,通过RT-PCR及RACE的方法从菊芋中克隆了Na+/H+逆向转运蛋白基因。序列分析表明,该基因全长2148 bp,开放读码框为1647 bp,可编码长549个氨基酸的多肽,与其它植物已克隆的Na+/H+逆向转运蛋白具有很高的同源性。系统发育分析表明该蛋白(HtNHX1)与液泡型Na+/H+逆向转运蛋白的亲缘关系较近,与质膜型Na+/H+逆向转运蛋白亲缘关系较远。NaCl胁迫条件下RT-PCR检测结果表明,HtNHX1随NaCl浓度增加和处理时间延长表达持续增强,但到了第3天表达量开始下降。HtNHX1逆向转运蛋白基因的转录调控可能是决定菊芋耐盐能力的一个重要因素。

唐古特白刺质膜Na^+/H^+逆向转运蛋白基因的克隆与表达分析

土壤中过多的Na+会导致植物产生盐害,严重影响植物的生长和发育。质膜型Na+/H+逆向转运蛋白SOS1介导植物细胞内过量的Na+外排,在植物抵御盐胁迫过程中起着重要的作用。唐古特白刺隶属于蒺藜科白刺属,是中国特有的盐生植物,主要生长于西北地区的荒漠或盐渍化荒漠,具有极强的抗逆能力。应用简并RT-PCR及RACE技术克隆获得唐古特白刺Na+/H+逆向转运蛋白NtSOS1基因(GenBank登录号KC292267)。序列分析显示,该cDNA全长4 008bp,包含3 492bp的开放阅读框,编码分子量为127.59kDa的蛋白质。疏水性分析预测NtSOS1基因编码蛋白N端具有11个跨膜结构域,C端具有一个面向胞质的长亲水尾部,包含保守环核苷酸结合区域、自我抑制基序及磷酸化位点等多个活性调控结构域。NtSOS1氨基酸序列与葡萄、霸王、拟南芥等植物的SOS1序列同源性较高,分别可达71.77%,68.94%,62.65%。系统发育分析表明NtSOS1基因为质膜型Na+/H+逆向转运蛋白,与液泡型Na+/H+逆向转运蛋白属于不同分支。半定量RT-PCR结果显示冷、热、盐和干旱胁迫都可以诱导NtSOS1基因的表达,同时,NtSOS1基因随着盐处理浓度增加呈现出先上升(0～300 mmol/L)后下降(400mmol/L)的趋势。结合植物的生境特点和NtSOS1表达模式分析,该基因表达水平的升高可能在唐古特白刺适应恶劣生境的过程中发挥积极作用。本研究的开展为利用NtSOS1基因进行作物与牧草改良并深入研究唐古特白刺抗逆分子机制奠定了基础。

Na~＋(K~＋)/H~＋转运蛋白NHX基因的研究进展

Na+(K+)/H+转运蛋白是液泡膜中的一种离子反向运输体,是生物界普遍存在的负责Na+(K+)/H+交换的一种跨膜运输蛋白。Na+(K+)/H+逆向转运蛋白由NHX家族基因调控表达。过表达NHX家族基因能提高植物中Na+(K+)/H+逆向转运蛋白的活性。从而调节细胞质内pH值、维持Na+(K+)浓度、K+/Na+比、保持细胞膨压、控制细胞扩增的功能,是植物耐盐的关键因子。该文主要对Na+(K+)/H+逆向转运蛋白的发现、功能以及调控其表达的NHX基因的克隆、分类及其与抗旱耐盐之间的关系进行了综述,旨在全面了解其功能和作用机理后将其转入到大豆基因组中,获得抗旱耐盐的转基因大豆种质。

小拟南芥Na^+/H^+逆向转运蛋白基因的克隆及生物信息学分析

为了克隆新疆特色植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)的Na+/H+逆向转运蛋白基因,本研究以经200mmol/L NaCl胁迫诱导12h的叶片总cDNA为模板,采用RT-PCR技术克隆到Na+/H+逆向转运蛋白基因,命名为ApNHX1(GenBank登录号:JF357965)。结果表明:ApNHX1全长开放阅读框1617bp,编码538个氨基酸残基。利用相关的生物信息学软件对ApNHX1蛋白氨基酸的等电点、结构域、二级结构组成、跨膜结构、亲水性等进行研究,并且构建植物NHX1基因家族系统进化树,结构表明ApNHX1和拟南芥、鼠尔芥、盐芥和油菜等的NHX1同源基因遗传距离最为接近,属于Ⅰ型液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白。因此,构建植物过量表达载体p35S::ApNHX1,转化到农杆菌GV3101中,这为进一步研究基因功能奠定基础。