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。

菜用大豆液泡膜内在蛋白(TIPs)基因鉴定及表达分析

TIPs(tonoplast intrinsic proteins)是一类定位于液泡膜或液泡形成体上的水通道蛋白,在植物响应逆境胁迫中发挥重要作用。本研究利用大豆基因组数据库,在全基因组水平鉴定到23个GmTIPs基因。染色体定位分析发现GmTIPs基因分布在大豆17条染色体上。蛋白多序列比对分析发现所有GmTIPs含有典型的6个保守的跨膜螺旋(TM1 to TM6)和2个保守的氨基酸元件NPA盒(Asp-Pro-Ala box)。蛋白特性分析发现GmTIPs的氨基酸数目在237~255之间,分子量在24.08~27.11k D之间,等电点在5.08~10.01之间。进化关系分析显示,大豆GmTIPs可划分为5个分支(TIP1,TIP2,TIP3,TIP4和TIP5),与拟南芥分类一致,且每个分支均含有这两个物种中的TIPs成员,暗示同一分支TIPs基因成员可能具有相似的基因功能。进一步利用q RT-PCR技术分析了5个GmTIPs候选基因对逆境胁迫(干旱和高盐)及激素信号(脱落酸ABA、乙烯前体ACC)的响应情况。结果显示,这些环境胁迫及外源激素均可以诱导GmTIPs基因在根和叶这两种组织中的上调或下调表达。其中,干旱和高盐两种胁迫诱导GmTIP2;6在根中上调表达最为明显。然而,干旱胁迫分别诱导GmTIP2;1、GmTIP2;2和GmTIP4;1在叶中显著上调表达。激素ACC处理诱导GmTIP2;2在根中明显上调表达。以上结果为进一步探讨GmTIPs基因的抗逆功能、分子机制及其在菜用大豆分子育种中的应用提供重要依据。

血吸虫23kDa膜内在蛋白的研究现状

血吸虫的23kDa抗原是一种膜内在蛋白。宿主针对此抗原能产生可识别的特异性抗体;23kDa抗原可诱导宿主保护性免疫的产生,为有价值的诊断抗原及候选疫苗。本文对23kDa蛋白的合成情况、表达阶段、结构特点、免疫学及分子生物学特征等方面作一概述。

刺五加液泡膜内在蛋白基因的克隆与表达分析

目的克隆刺五加的液泡膜内在蛋白(tonoplast intrinsic proteins,TIP)基因,并对其进行生物信息学和表达分析。方法采用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆刺五加TIP基因cDNA的全长序列。以GAPDH为内参照基因,通过RT-PCR法检测TIP基因在不同生长发育时期和器官中的表达情况。结果刺五加TIP基因cDNA的全长1 080 bp,开放阅读框长756 bp,编码251个氨基酸的蛋白,该蛋白包含TIP家族的标志性序列。刺五加的TIP蛋白具有6个跨膜螺旋,定位于液泡膜。表达分析结果显示,刺五加TIP基因在不同生长发育时期和不同器官中均有表达,但表达量具有显著差异(P<0.05)。其中盛花期的表达量最高,是最低量果实快速生长期的2.07倍;各器官中,叶片的表达量最高,是最低量根的1.73倍。结论首次分离到刺五加TIP基因的cDNA全长序列,并证实其在盛花期的叶中表达量最高,为进一步研究TIP基因对刺五加水分代谢的影响奠定基础。

液泡膜内在蛋白基因OsTIP1;1异位表达对油菜根皮层细胞水分关系参数的影响

在水培条件下,以水稻Os TIP1;1转基因油菜、空载体p HB转基因油菜以及野生型‘沪油15号’油菜为实验材料,用细胞压力探针技术研究正常水分条件和PEG-6000模拟–0.2 MPa水分胁迫条件下,液泡膜内在蛋白基因Os TIP1;1异位表达对油菜根皮层细胞水分关系参数的影响。结果表明,与正常水分条件相比,水分胁迫显著降低了细胞膨压(P)以及细胞水导(Lp),而使细胞壁体积弹性模量(ε)和水分跨膜转运半时间(TW1/2)增加。在两种水分条件下,细胞膨压(P)和细胞水导(Lp)都表现为Os TIP1;1转基因油菜>空载体p HB转基因油菜以及野生型油菜,而Os TIP1;1转基因油菜的TW1/2显著小于其他两种油菜,ε值在正常水分条件下明显小于其他两种油菜,水分胁迫后不同材料间差异不显著。说明水稻液泡膜内在蛋白基因Os TIP1;1在转基因油菜中异位表达可提高油菜根系的水分运输效率。

麝香百合液泡膜水孔蛋白基因LlTIP2的克隆及生物信息学分析

水孔蛋白是位于质膜和液泡膜等生物膜上主要负责水分跨膜运输的通道蛋白,属于膜主要内在蛋白(major intrinsic proteins,MIP)超家族。采用RT-PCR和RACE法从麝香百合(Lilium longiflorum)叶片克隆得到1个液泡膜内在蛋白(tonoplast intrinsic proteins,TIPs)基因的全长cDNA序列,命名为L1TIP2(GenBank登录号:JN085950)。该基因cDNA全长986 bp,包括208 bp的3'-非翻译区,744 bp开放阅读框以及34 bp的5'-非翻译区,共编码247个氨基酸。由L1TIP2推导的氨基酸序列具有2个高度保守的水孔蛋白NPA(Asn-Pro-Ala)基序以及MIP的特征序列SGGHVNPAVTFG。同源性分析表明,LlTIP2氨基酸序列与陆地棉(Gossypium hirsutum)、大麦(Hordeum vulgare)、黑麦草(Lolium perenne)和小麦(Triticum aestivum)等植物TIP2的同源性分别达77%、74%、73%和72%。系统进化树分析表明LlTIP2属于液泡膜水孔蛋白TIP2亚类新成员。

AQP1与腹膜透析超滤相关研究进展

水通道蛋白（aquaporin,AQP）是一类存在于细胞膜上的水通透性蛋白。水通道蛋白属于主体膜内在蛋白家族成员,广泛存在于自然界的植物、脊椎动物、无脊椎动物和微生物的细胞膜上,发现有200余种水通道蛋白,在哺乳动物中,已克隆和鉴定的有13种水通道蛋白，它们是AQP0，AQP12。

桃果实水孔蛋白cDNA的分离

使用逆转录聚合酶链失反应(RT-PCR)技术从桃果实的果皮组织中分离出来2个编码水孔蛋白部分cDNA克隆。比较结果表明,其推导的氨基酸序列与从其他一些植物体中分离出来的液泡膜内在蛋白有很高的同源性。数量PCR分析表明,编码水孔蛋白基因pWC1在果实发育早期表达,而pWC2在果实发育期间全过程均有表达。

油莎豆水通道蛋白基因CeTIP2;1的克隆与分析

油莎豆起源于非洲和地中海沿岸,是一种在块茎中高水平积累油脂的新型草本油料作物。水分平衡对于块茎的发育与代谢至关重要。液泡膜内在蛋白(TIP)是一类液泡膜定位并具有高效水分转运活性的水通道蛋白,包含TIP1~5等5个亚类。本研究基于油莎豆的基因组和转录组数据,采用RT-PCR技术对1个块茎高水平表达的TIP基因CeTIP2;1进行克隆。序列分析表明:CeTIP2;1的基因全长3323 bp,含有2个内含子,编码区长747 bp,编码248个氨基酸,理论分子量为24.73 kDa,等电点为5.09,总平均疏水指数为0.948,脂肪族指数为114.60,不稳定系数为21.76,属于稳定的酸性疏水型蛋白,与其液泡膜定位一致;该蛋白含有保守的MIP结构域,其中包括6个跨膜螺旋、2个半螺旋以及2个典型的NPA基序。CeTIP2;1与AtTIP2;1的序列相似性高达87.20%,远高于与SoPIP2;1的46.23%。进化分析进一步证实,CeTIP2;1隶属于TIP2亚类,是AtTIP2;1的直系同源基因。进化分析同时显示TIP2亚类早在单、双子叶植物分化之前就已经进化出2个小组。表达分析显示:CeTIP2;1在叶片、叶鞘、根、芽尖、匍匐茎、块茎等主要组织中均有较高水平的表达,丰度最高的是块茎和匍匐茎,最低的为芽尖;在块茎的发育过程中,呈现先升后降的钟形趋势,峰值出现在膨大中期,最低的为成熟期。此外,CeTIP2;1还在块茎的蛋白组中被检测到,表明其功能的重要性。这些结果为进一步揭示油莎豆的块茎水分平衡机制奠定坚实的基础。

丝颖针茅ScTIP1;1基因的克隆及对非生物胁迫的应答

利用丝颖针茅(Stipa capillacea Keng)一条EST序列并结合cDNA末端快速扩增(RACE)技术,克隆了丝颖针茅的一个液泡膜内在蛋白(tonoplast intrinsic proteins,TIPs)基因ScTIP1;1的全长编码区序列。该基因开放阅读框长度为753 bp,编码250个氨基酸,其蛋白质分子量为25.8 kD,理论等电点为6.16;序列比对及系统进化分析表明,ScTIP1;1和拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtTIP1;1蛋白的亲缘关系较近;亚细胞定位结果显示,该蛋白位于液泡膜上;实时荧光qRT-PCR检测表明,盐、干旱及低温胁迫可诱导ScTIP1;1基因的表达,且低温处理后基因的表达量变化最为明显。本研究结果为理解丝颖针茅的生态适应性提供了理论依据。

毛竹TIPs基因家族成员组织表达模式研究

[目的]通过研究毛竹TIPs的分子特征和表达模式,为揭示逆境胁迫条件下TIPs在竹子中的作用提供证据,为培育抗逆的植物新品种提供新的基因资源。[方法]以毛竹为对象,利用生物信息学方法对毛竹基因组中的TIPs基因进行了全面分析,采用实时荧光定量PCR技术分析基因在不同组织及干旱、水淹和Na Cl胁迫下的表达模式。[结果]毛竹基因组中含有6个TIPs同源基因,分别隶属于3个亚类(TIP1、TIP2和TIP4)。基因结构预测显示,Pe TIP1;1、Pe TIP1;2、Pe TIP2;2和Pe TIP4;2由2个外显子和1个内含子组成,而Pe TIP2;1和Pe TIP4;1由3个外显子和2个内含子组成。蛋白结构分析显示,毛竹6个TIPs均具有2个典型的NPA结构域和4个ar/R模体。通过转录组数据分析基因的组织表达特异性,结果表明Pe TIP1;1在各组织中的表达丰度均较高;Pe TIP1;2主要在花中表达;Pe TIP2;1在根和鞭中表达量较高;Pe TIP2;2在根中特异表达;Pe TIP4;1在叶片中表达丰度最高;Pe TIP4;2在笋和鞭中表达水平较高,在根中最低。实时定量PCR结果分析证明,干旱处理后毛竹根中Pe TIP4;1的表达量显著升高(p<0.01),Pe TIP2;1、Pe TIP2;2和Pe TIP4;2表达受到抑制(p<0.01);水淹处理后根中Pe TIP1;1和Pe TIP4;1表达量显著增加(p<0.01),Pe TIP1;2、Pe TIP2;2、和Pe TIP4;2则显著降低(p<0.01);Na Cl处理后根中6个Pe TIPs的表达量均显著增加(p<0.01)。干旱处理后毛竹叶片中Pe TIP1;1、Pe TIP1;2和Pe TIP4;1表达量均显著增加(p<0.01);水淹处理后叶片中Pe TIPs表达量均显著提高(p<0.01);Na Cl处理后叶片中Pe TIP2;1表达受到明显抑制(p<0.01)。[结论]Pe TIPs可能在毛竹抵抗干旱、水淹和Na Cl等非生物胁迫中发挥着不同程度的作用。

毛竹NIP基因的分子特征及应答胁迫的表达模式

【目的】膜内在水通道蛋白(NIPs)是细胞膜上运输水分子和一些小分子物质的膜蛋白,在植物生长以及抵御逆境胁迫等方面发挥着重要作用。温度和水分是影响竹子生长发育的重要环境因子,研究温度和干旱胁迫条件下毛竹NIP家族成员的表达模式,以揭示其在毛竹应答胁迫中的功能。【方法】利用生物信息学软件对毛竹基因组中NIP家族成员基因及其启动子序列进行系统分析,基于转录组数据分析基因在毛竹不同组织中的表达模式,并用实时荧光定量PCR(qPCR)技术检测基因在温度和干旱胁迫条件下的表达特征,构建2个NIP基因的酵母表达载体,分析它们的表达对酵母抗干旱和盐胁迫能力的影响。【结果】在毛竹基因组中共获得14个编码完整NIP蛋白的基因(PeNIP1-1—PeNIP1-6、PeNIP2-1—PeNIP2-4和PeNIP3-1—PeNIP3-4),含有3~5个内含子;在PeNIPs启动子区域中含有多种与胁迫、激素相关的调控元件;PeNIPs编码蛋白的氨基酸长度为235~297 aa,相对分子量为24.03~31.84 kDa;亚细胞定位预测显示所有PeNIPs均定位于细胞质膜上。共线性分析表明,有12个PeNIPs与水稻8个NIP基因存在27对片段重复,它们的非同义对同义取代比(Ka/Ks)均小于1,表明毛竹PeNIPs经复制后主要经历了较强的纯化选择。系统进化分析表明,来自毛竹和其他5个物种的NIP蛋白可分为3类(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),毛竹在各类中的成员依次为6、4和4个。PeNIPs共包含10个保守基序,其中基序1、2和4为PeNIPs所共有。转录组表达谱热图分析表明,PeNIPs在不同组织中的表达存在一定的差异,如Ⅰ类的PeNIP1-3、PeNIP1-4和PeNIP1-5在根中表达,而在笋中几乎不表达;Ⅱ类的4个PeNIP2s以及Ⅲ类的PeNIP3-1和PeNIP3-2在根和笋中表达量较高。qPCR结果显示,随着胁迫时间的延长,4℃处理下8个基因上调表达,2个基因下调表达;42℃处理下,2个基因上调表达,4个基因下调表达;而干旱胁迫下3个基因上调表达。表达PeNIP1-1和PeNIP2-2的酵母在添加山梨醇或NaCl培养基上的生长优于对照。【结论】从毛竹中共鉴定出14个NIP家族基因成员(PeNIPs),各基因的分子特征、表达模式均存在着一定差异,说明它们在毛竹生长发育的不同阶段和响应环境胁迫中可能发挥着不同的作用;在酵母表达的PeNIP1-1和PeNIP2-2能够一定程度上提高酵母的抗干旱和盐胁迫能力,说明它们在毛竹应对逆境胁迫中可能发挥着重要作用。

毛竹TIP基因成员鉴定及其响应胁迫的表达分析

液泡膜内在水通道蛋白(TIPs)在调节植物细胞膨压适应逆境胁迫环境过程中发挥着重要作用。研究毛竹TIP基因成员的分子特征及其在不同逆境胁迫条件下的表达模式,对揭示其在毛竹应答胁迫中的功能具有重要意义。利用生物信息学方法在毛竹基因组中共鉴定19个编码完整TIP蛋白的基因(PeTIP1-1~PeTIP1-3、PeTIP2-1~PeTIP2-4、PeTIP3-1~PeTIP3-2、PeTIP4-1~PeTIP4-7和PeTIP5-1~PeTIP5-3);PeTIPs编码氨基酸的长度为238~434 aa,相对分子量为25.06~44.03 kDa;亚细胞位置预测显示,所有PeTIPs均定位于液泡膜上。PeTIPs包含7个保守基序,其中有4个为共有基序,不同成员的Ar/R选择性过滤器具有一定的差异,而Froger's残基均较为保守。系统进化分析显示,来自毛竹、水稻等6个物种的71条TIP氨基酸序列可分为5个分支,各分支中PeTIPs成员依次为3、4、2、7和3个。共线性分析结果表明,PeTIPs成员间共存在10对片段重复,在12个PeTIPs与水稻8个TIP基因间发现18对片段重复,这些重复基因多半发生在PeTIP4s和PeTIP5s中,且基因对的非同义对同义取代比(Ka/Ks)均小于1.0,表明PeTIPs经复制后的功能差异不大。在PeTIPs启动子区域中,发现多种与胁迫、激素响应相关的调控元件。基于叶片RNA-seq数据分析表明,不同PeTIPs响应低温、干旱和强光胁迫的表达模式均存在一定差异,既有显著性变化的成员(如PeTIP1-1和PeTIP1-2),也有几乎无变化的成员(如PeTIP5的成员)。qPCR结果显示,在不同胁迫条件下毛竹叶片和根中的PeTIPs的表达模式不同,多数呈现不同程度的显著上调,亦有在某一处理下基因表达变化不明显(如强光下叶片中的PeTIP1-1、PeTIP1-3和PeTIP4-2;干旱下根中的PeTIP1-1和PeTIP1-2),个别基因呈现下调(如低温下叶片中的PeTIP1-1)。毛竹叶片和根中PeTIPs的表达变化模式差异,说明它们在响应不同环境胁迫中可能发挥着不同的作用。

NaCl胁迫对菊芋悬浮细胞中TIP家族基因表达的影响

液泡膜内在蛋白(TIP)是一类定位于液泡膜或液泡形成体上的水通道蛋白,参与调节并维持胞质与液泡间水分平衡,对植物抵御非生物胁迫至关重要。本研究对菊芋(Helianthus tuberosus) TIP家族基因(HtTIP)进行了生物信息学分析,并以菊芋块茎诱导获得的悬浮细胞为材料,测定了NaCl处理后HtTIP基因的表达量变化。结果表明,菊芋14个TIP蛋白分别归属于TIP1及TIP2两个亚族, HtTIP家族的蛋白结构特征保守性较强。实时荧光定量PCR分析结果显示,盐胁迫下HtTIP基因家族的表达发生明显变化。在适当浓度(100 mmol·L^-1) NaCl胁迫下,除HtTIP1-4的表达显著下调外,大部分HtTIP在短时间内作出响应,表达明显上调;高盐浓度(150mmol·L^-1 NaCl)处理下,所有HtTIP基因的表达均下调或接近未处理水平。这些结果表明HtTIP对盐胁迫应答迅速,且对不同程度的胁迫存在应答机制差异,不同家族成员的表现也不尽相同。