紫花苜蓿铝激活苹果酸转运蛋白基因的克隆与亚细胞定位

为揭示紫花苜蓿耐铝机理,根据已知的紫花苜蓿(Medicago sativa L)与铝胁迫相关的EST序列,运用RACE技术获得了紫花苜蓿铝激活苹果酸转运蛋白基因的全长cDNA,命名为MsALMT1,这一全长cDNA为1 638 bp,包含一个1 344 bp的最大开放阅读框,编码448个氨基酸,BLAST比对发现,MsALMT1编码的氨基酸序列与已经公布的铝激活苹果酸转运蛋白存在很高的同源性。对紫花苜蓿铝激活苹果酸转运蛋白进行亚细胞定位研究表明,在植物体内该蛋白位于细胞膜上。

李果实有机酸组成特征及其与苹果酸转运体基因PsALMT9和PstDT的相关性

为了阐明李果实有机酸组成特征及其与苹果酸转运体基因PsALMT9、PstDT的相关性,该研究以‘皇冠李’(Prunus salicina‘Huangguan’)和‘黑琥珀李’(Prunus salicina‘Black Amber’)为试材,测定了不同发育阶段果实有机酸组分与含量、可滴定酸含量、pH、单果重,采用实时荧光定量PCR(qPCR)分析了苹果酸转运体基因PsALMT9和PstDT在果实生长发育过程中的表达变化规律,并通过Pearson相关系数探讨PsALMT9和PstDT基因与果实有机酸的相关性。结果显示:(1)‘皇冠李’和‘黑琥珀李’果实各发育阶段主要有机酸组分为苹果酸(占73.83%~92.10%),其次为酒石酸(占4.59%~14.26%),柠檬酸、草酸、乙酸和琥珀酸含量较低(0.47%~7.21%),富马酸仅以微量存在。(2)果实苹果酸含量与可滴定酸含量呈极显著正相关关系,与pH呈极显著负相关关系;PsALMT9表达量与酒石酸含量呈显著正相关关系,与乙酸和草酸含量呈极显著正相关关系;PstDT表达量与柠檬酸、可滴定酸含量呈显著正相关关系,但PsALMT9和PstDT均与苹果酸含量的相关性较低。研究发现,‘皇冠李’和‘黑琥珀李’属于苹果酸型果实,果实酸度主要由苹果酸决定;PsALMT9基因可能同时参与酒石酸、乙酸和草酸的跨液泡膜转运,PstDT基因可能参与柠檬酸的跨液泡膜转运,而苹果酸跨液泡膜转运过程可能与PsALMT9、PstDT等多种膜蛋白基因的协同调控有关。

卷枝毛霉苹果酸转运蛋白生物信息学分析

借助生物信息学技术预测分析卷枝毛霉苹果酸转运(malate transporter,MT)蛋白的理化特性、空间结构及功能位点,通过Protpara、PredictProtein、TMHMM Server、NetPhos等在线分析工具对MT蛋白的基本性质和结构进行分析预测。结果表明,MT蛋白疏水性强且性质稳定,属于非分泌型蛋白,由10个跨膜螺旋逆时针排列形成一个接近于椭球形的蛋白质分子三维结构;该转运蛋白有8个豆蔻酰化位点,3个ASN-糖基化位点和蛋白激酶C磷酸化位点,1个酪蛋白激酶II磷酸化位点;系统发育分析发现,卷枝毛霉MT蛋白与毛霉菌(Mucor ambiguous)的同源性最高,聚为一类,与植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的亲缘关系较远。本研究为后续探究苹果酸转运蛋白的三维结构与功能奠定了基础。

植物的苹果酸代谢和转运

本文简要回顾了苹果酸代谢和转运的研究进展。

植物苹果酸和柠檬酸通道蛋白基因的研究进展

铝毒是酸性土壤中抑制植物生长和减少作物产量的主要因素。近年来研究表明植物主要通过根部有机酸通道蛋白将小分子有机酸阴离子转运到细胞膜外来缓解铝毒。本文综述了植物中编码铝诱导的苹果酸转运蛋白和多药及毒性复合物的排出转运蛋白两种耐铝基因,并从基因克隆、蛋白质同源性比较、基因表达调控、基因的功能和应用以及预测耐铝基因作用模式等方面进行了阐述;同时对这些耐铝基因的应用前景进行了展望。

大豆GmALMT33基因在镉胁迫应答中的功能分析

由于工业发展以及生活废弃物污染的不断加剧,作物中的重金属浓度超标,严重威胁人体的健康。铝激活苹果酸转运体编码一类阴离子通道蛋白,在植物有机酸的跨膜转运中发挥重要的作用。为研究GmALMT33基因在大豆应对镉胁迫中的功能,本研究以大豆黑农48的叶片cDNA为模板,利用RT-PCR克隆得到GmALMT33基因。该基因CDS区全长1622 bp,编码553个氨基酸,含有1个ALMT结构域。qRT-PCR结果表明,GmALMT33在大豆根部的表达水平最高;镉胁迫后,该基因表达量呈现先升高后降低的趋势。构建植物表达载体pCPB-GmALMT33并对烟草、大豆毛状根进行遗传转化,转基因植株抗逆表型与生理指标分析表明,镉(66μmol/L CdCl_(2))胁迫下,转基因烟草叶片黄化、褪绿,边缘褐化程度明显低于野生型烟草。转基因大豆毛状根复合体植株茎秆和叶脉呈现的红褐色毒害症状程度明显弱于转空载体植株。在镉胁迫处理7 d后,转基因烟草叶片的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶活性及可溶性糖含量均高于野生型对照,丙二醛含量均低于对照。在镉胁迫处理0 d、1 d、3 d后,转基因大豆毛状根复合体根和叶的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶活性、可溶性糖含量均高于转空载体对照,丙二醛含量均低于对照,表明GmALMT33基因提高了植株的耐镉能力。本研究为进一步探讨GmALMT33基因的作用机制提供了依据,并为大豆抗逆育种提供了新的基因。

油茶ALMT基因的克隆及低磷胁迫下的表达分析

本研究以油茶品种‘长林4号’无性系扦插苗为材料,采用RT-PCR技术分离出一个油茶铝激活苹果酸转运体基因。该基因的c DNA全长1 761 bp,编码586个氨基酸,分子量为65.59 k D,理论等电点(PI)为6.27。与其他植物的ALMT蛋白高度同源,将该基因命名为CoALMT(Gen Bank登录号:KT932706)。CoALMT蛋白含有6个跨膜区,可能定位在细胞质膜上。CoALMT蛋白二级结构中α-螺旋(Alpha helix)、β折叠(Extended strand)、β转角(Beta turn)、无规则卷曲(Random coil)分别占52.05%、16.89%、8.70%、22.35%。以‘长林4号’和‘长林166号’无性系扦插苗为材料,利用qRT-PCR技术分析了沙培条件下两个不同无性系在不同磷水平下不同器官组织中CoALMT基因的表达。结果表明,低磷处理下,两个无性系油茶根系CoALMT的表达量均上升,说明油茶根系中CoALMT基因的表达受到低磷诱导。茎和叶中的表达模式与根中存在差异。低磷处理下不同组织中,‘长林166号’中CoALMT基因的表达量均比‘长林4号’高。综上结果可知CoALMT基因参与油茶对低磷的响应,其可能会影响油茶的磷吸收与利用效率。