甲基戊糖梭菌膜整合焦磷酸酶提高转基因烟草的抗旱性

由焦磷酸(PPi)驱动的膜整合焦磷酸酶(PPase)在生物适应逆境方面可能起着重要作用,包括H^+-PPase、Na^+-PPase和Na^+,H^+-PPase三个亚家族。相比于H^+-PPase,其它两个亚家族PPase近年来才在原核生物(特别是动物肠道菌)中被发现,有关它们的应用研究更是匮乏。通过两轮巢式PCR从人肠道宏基因组中扩增得到甲基戊糖梭菌膜整合焦磷酸酶(CmPP)全长基因。序列分析表明该基因含有一个完整的ORF(长2 100 bp,编码一个699 aa的蛋白质,G+C含量为59.9%,碱基分布均衡)。膜拓扑学结构预测CmPP是一个由16个跨膜α螺旋组成的膜蛋白,与目前已鉴定过的膜PPase跨膜结构相符。序列比对分析推测CmPP属于K+依赖型Na^+,H^+-PPase亚家族成员。另外,通过农杆菌转化获得了CmPP转基因烟草。对其子一代植株的抗旱分析发现,在干旱胁迫条件下CmPP转基因株系的干物质含量、总叶绿素含量和根系活力均下降,而其叶片MDA含量和电解质渗透率均升高,但相同胁迫下的变化程度都显著低于野生型烟草。这些结果表明CmPP基因的导入能够有效提高烟草的抗旱能力。