过量表达拟南芥高亲和性磷酸载体蛋白基因提高转基因烟草对磷的吸收(英文)

磷是所有生物生长必需的大量营养元素.酸性土壤占世界可耕地面积30%以上,在酸性土壤中,大部分磷以不溶性形式存在,很难被植物吸收和利用.为了增加植物对酸性土壤不溶性磷的吸收能力,本研究利用CaMV35S启动子在转基因烟草中过量表达拟南芥高亲和性磷酸载体蛋白(AtPTI)基因.研究结果表明在酸性土壤中生长时,转基因烟草叶片磷的含量及其生物量均高于不转基因的野生型(WT)植物(对照).转基因植物可以正常生长、开花和结实,而WT植物的开花时间提前且不能正常结果.这些结果证实在植物中过量表达AtPTI基因是提高植物吸收酸性土壤中磷及其产量的一个有效策略.

高亲和K^+转运载体(HKT)与植物抗盐性

高亲和K+转运载体蛋白(HKT)是一类存在于真核生物和原核生物中的阳离子转运载体蛋白家族。根据其功能可分为两类,即K+-Na+同向转运体和Na+选择性转运体,它们在植物抗盐中均有一定的作用。本文就这方面的研究进展作介绍。

拟南芥高亲和性K^+载体蛋白基因cDNA克隆及其序列特征分析

以NaCl胁迫处理的拟南芥幼苗叶片为材料,用RNA提取试剂盒抽提总RNA,通过RT-PCR技术和DNA序列测定分析,证实获得了拟南芥高亲和性K+载体蛋白基因(AtHKT1)的cDNA序列。该cDNA全长1521bp,包括506个氨基酸和1个终止密码子序列,且与原序列(accession number AF237672)同源性为99.34%,但与其他科植物HKT1基因同源性较低,注册该基因到GenBank中,注册号为AY685182。利用生物信息学相关软件分析预测AtHKT1基因蛋白质功能和结构,结果发现,该蛋白分子量为57.45kD,理论等电点为9.33;氨基酸序列中第1～40个氨基酸属信号肽序列;第152～500个氨基酸属Trk H阳离子转运体蛋白保守结构域,并存在蛋白激酶C,酪氨酸蛋白激酶,依赖cAMP/cGMP蛋白激酶磷酸化,糖基化和豆蔻酰化等功能位点;该基因编码的蛋白有10个跨膜结构,N末端、C末端及中部等多个跨膜区具疏水性,符合载体类运输蛋白特点。表明本研究获得了拟南芥AtHKT1基因。

植物高亲和性钾离子转运系统

钾是植物生存的必需元素,而K+必须从细胞外摄取以满足植物自身的生理需要。植物K+吸收可分为高亲和吸收与低亲和吸收,其中植物高亲和性K+转运体包括HAKs和HKTs。在普遍缺钾的陆生环境中,HAKs和HKTs在转运K+时发挥了主要作用。主要综述了这2个转运体的功能、转运机制和最新研究进展。

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。

高亲和性镍钴转运系统的研究进展

镍作为生物体必需的微量元素,存在于一些与能量和氮代谢相关的金属酶中。钴主要参与维生素B12的合成,再进一步被含维生素B12的酶利用。由于环境中只存在微量的镍和钴,生物体为满足其对镍和钴的需求,形成了高亲和性的镍钴吸收系统。目前对微生物的研究中发现,高亲和性镍和钴的吸收主要依赖于ABC(ATP-binding cassette)转运家族和其他一些次级转运蛋白(secondary transport-ers)。文中对这两方面的研究进展进行了综述,并对其末来研究发展进行了展望。

盐角草高亲和钾离子转运蛋白SeHKT1基因的克隆及表达分析

利用RACR技术从盐生植物盐角草中克隆Se HKT1基因,Gen Bank登录号为KP739261,用生物信息学方法对获得的基因序列进行分析,利用q RT-PCR方法研究Se HKT1基因在不同组织和不同盐胁迫下的表达特性。结果表明,该基因c DNA序列含有1个1 761 bp的完整ORF,编码550个氨基酸,Blast分析表明该蛋白与毕氏海篷子Sb HKT1蛋白亲缘关系较近。q RT-PCR分析表明Se HKT1基因在Na Cl处理下地上部和地下部均诱导上调表达,主要在盐角草根部表达,在地上部表达相对较低,200mmol/L Na Cl处理6 h后在根部表达量达到最高,随后逐渐降低;在钾饥饿条件下,该基因在根部和地上部的相对表达量均高于对照。说明Se HKT1不仅能响应N a Cl胁迫,还能在缺钾条件下提高表达,发挥高亲和钾离子载体功能。

高亲和钾转运体在植物抗盐中的作用

土壤盐渍化是导致作物减产的一项重要原因,Na+对大多数作物是有害的,而钾是植物不可缺少的营养成分,植物根系在外界低钾条件下主要通过高亲和性系统吸收K+。介绍了高亲和钾转运体Trk/HKT和KUP/HAK/KT 2大家族的结构和功能。主要讨论了当植物处于K+饥饿及盐胁迫下,2大家族在改善植物钾营养、提高植物耐盐性方面的作用。

三磷酸腺苷结合盒转运子A1基因多态性R219K与脂代谢及冠心病易感性的相关性

目的 探讨三磷酸腺苷结合盒转运子A1基因R2 19K单核苷酸多态性位点与脂代谢和冠状动脉粥样硬化性心脏病易感性的关系。方法 采用聚合酶链反应—限制片长多态性方法检测 133名正常人和 4 9名家族性高胆固醇血症患者三磷酸腺苷结合盒转运子A1基因相应片段的多态性。结果 家族性高胆固醇血症患者组三磷酸腺苷结合盒转运子A12 19K等位基因频率显著低于正常人群 (P =0 .0 0 0 1)。家族性高胆固醇血症患者组中 ,K等位基因携带者组 (RK基因型 +KK基因型组 )与RR基因型组比较 ,甘油三酯水平明显降低 (1.14± 0 .5 5mmol/L比 1.76± 0 .5 8mmol/L ,P =0 .0 0 1) ,高密度脂蛋白胆固醇水平有增高趋势 (1.39± 0 .5 4mmol/L比 1.2 1± 0 .32mmol/L ,P =0 .0 6 1)。结论 三磷酸腺苷结合盒转运子A1基因R2 19K多态性中 ,2 19K等位基因与家族性高胆固醇血症患者甘油三酯水平降低和高密度脂蛋白胆固醇水平增高相关联 。

参苓白术丸对原发性高胆固醇血症豚鼠模型的影响

目的探讨参苓白术丸对原发性高胆固醇血症豚鼠模型的影响。方法60只雄性Hartley豚鼠,分为对照组,模型组,依折麦布组,参苓白术丸高、中、低剂量组,每组10只。对照组给予普通饲料,其余组均给予高脂饲料,建立外源性高胆固醇血症豚鼠模型。造模4周后开始药物灌胃干预,依折麦布组予依折麦布混悬液1 mg/kg,参苓白术丸高、中、低剂量组分别予17.00、8.50、0.85 g/kg,模型组和对照组给予等体积生理盐水。比较各血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)及胆汁TC、总胆汁酸水平;观察各组肝脏组织形态学变化;同时记录各组小肠组织尼曼-匹克C1型类蛋白1(NPC1L1)、三磷酸腺苷结合盒转运体G5(ABCG5)、胆固醇酰基转移酶2(ACAT2)及肝脏X受体α(LXRα)的表达水平。结果与对照组比较,模型组血清TG、TC、LDL-C及胆汁TG、总胆汁酸水平均升高(P<0.05)。与模型组比较,参苓白术丸低剂量组血清TG水平降低(P<0.05);参苓白术丸中剂量组血清TC、LDL-C水平均降低,HDL-C水平升高(P<0.05);参苓白术丸高剂量组血清TG、TC、LDL-C水平均降低,HDL-C水平升高(P<0.05);参苓白术丸中、高剂量组胆汁TC、总胆汁酸水平均降低(P<0.05)。对照组肝脏组织基本正常;模型组可见弥漫性大泡性脂肪变,肝组织内广泛的肝细胞气球样变、少量炎症细胞浸润和点状细胞坏死;参苓白术丸中、高剂量组脂肪变性及肝细胞气球样变显著减轻;参苓白术丸低剂量组肝细胞脂肪样变性改善较模型组不明显。与对照组比较,模型组NPC1L1、ACAT2、ABCG5、LXRα水平均升高(P<0.05)。与模型组比较,参苓白术丸中、高剂量组NPC1L1、ACAT2、LXRα水平均降低,ABCG5水平均升高(P<0.05)。结论参苓白术丸中、高剂量可以缓解高胆固醇饮食诱导的高脂血症,减轻肝细胞脂肪变性,抑制原发性高胆固醇血症豚鼠模型小肠组织中NPC1L1、ACAT2及LXRα的表达,上调ABCG5的表达。

商陆高亲和性K^+转运体基因PaHAK1的克隆与表达分析

为了研究高钾植物商陆高亲和性K+吸收机制,本试验选用野生商陆为材料,以拟南芥、冰叶日中花、小麦、大麦和水稻等多种植物的HAK家族基因的保守序列,设计简并引物,获得了981bp的PaHAK1的基因片段。然后应用RACE技术克隆到PaHAK1基因序列,其cDNA全长为2337bp,编码771个氨基酸。该编码蛋白质分子量为86.66kDa,等电点为7.54。蛋白质疏水性和拓扑结构分析显示该氨基酸序列共有12～13个跨膜区。该cDNA序列与冰叶日中花HAK1基因序列相似性高达88%。Real-Time PCR分析表明PaHAK1主要在商陆根中表达,低钾状态可以诱导PaHAK1的高表达。

神经胶质高亲和力谷氨酸转运体基因多态性与青少年非自杀性自伤的关联研究

目的探讨神经胶质高亲和力谷氨酸转运体（glial high—affinity glutamate transporter，SLClA3）基因多态性与中国青少年非自杀性自伤行为的关联作用。方法采用iMLDR^TM基因分型技术，对55例青少年非自杀性自伤者和112例健康对照SLC1A3基因rs2269272位点多态性进行检测，分析该位点与非自杀性自伤行为的关联及其与首发年龄的关系。结果与对照组相比，非自杀性自伤组rs2269272位点等位基因频率差异有统计学意义（χ^2=4．208，P=0．040），但两组基因型频率差异无统计学意义（χ^2=4．011，P=0．135）。携带rs2269272T等位基因非自杀性自伤者的首发年龄[（15．6±0．4）岁]早于不携带T等位基因非自杀性自伤者的首发年龄[（16．4±0．7）岁]，但首发年龄曲线分布差异无统计学意义（χ^2=0．516，P=0．473）。结论SLC1A3基因可能与青少年非自杀性自伤行为存在关联，但其rs2269272位点可能不是导致自伤年龄提前的因素。

长穗偃麦草EeHKT1;4基因的克隆与植物表达载体构建

采用RT-PCR方法从长穗偃麦草(Elytrigia elongata)中克隆得到高亲和K+转运蛋白基因,命名为EeHKT1;4,全长cDNA序列为1 977bp,开放阅读框1 722bp,编码573个氨基酸,与一粒小麦(Triticum monococcum)TmHKT1;4-A2的氨基酸同源性为94%。系统进化树分析结果显示,EeHKT1;4与单子叶植物HKT1;4亲缘关系较近。利用In-Fusion技术,成功构建了pBI121-35SEeHKT1;4-Nos植物表达载体,为长穗偃麦草EeHKT1;4的耐盐功能鉴定奠定基础。

水稻高亲和力磷酸盐转运蛋白基因的克隆、表达及检测

以水稻(粳稻)cDNA为模板,设计一对特异性引物,获得编码水稻高亲和力磷酸盐转运蛋白基因的全序列,ORF区编码含535个氨基酸的蛋白,具有磷酸盐转运蛋白保守的蛋白激酶C作用位点、N端糖基化位点与酪蛋白激酶Ⅱ作用位点.Southernblot分析显示此基因在水稻基因组中具有多个拷贝,与水稻基因组序列分析结果一致.Westernblot预测目的基因表达的蛋白大小约为57.7ku.该基因的真核表达研究正在进行中.

植物高亲和性K^(+)转运蛋白(HAK)研究进展

K^(+)是植物体中含量最多的无机阳离子,也是植物生长和发育所必需的营养元素。高亲和性K^(+)转运蛋白(high-affinity K^(+)transporter, HAK)家族是植物中最大的K^(+)转运蛋白家族之一,在植物K^(+)吸收和转运过程中起重要作用。本文对HAK家族的发现、命名、结构特征、系统发育和功能调控等方面研究成果加以综述,并对该家族蛋白的未来研究方向进行了展望。

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.

水稻磷酸盐转运蛋白基因的克隆、表达及功能分析

以水稻叶片为材料,设计一对特异引物,获得了编码磷酸盐转运蛋白基因OsPT6:1.聚类和氨基酸保守位点分析指出该基因可能为水稻高亲和力磷酸盐转运蛋白编码基因.原位杂交与RT-PCR表达结果确定此基因在根与叶片中均表达,尤以低磷诱导下叶片的叶肉细胞表达量最高.同源重组表明该基因的表达可以提高毕氏酵母对磷素的吸收效率,同时其基因的导入可以使高亲和力磷酸盐转运蛋白缺失的酵母突变体的磷素吸收功能得以恢复.以上结果表明,OsPT6:1为水稻高亲和力磷酸盐转运蛋白的编码基因.

獐茅HAK基因表达调控区的分离及其在水稻中的功能分析

獐茅高亲和性K+转运蛋白基因(AlHAK1)是从单子叶禾本科盐生植物獐茅(Aeluropus littoralis(Gouan)Parl)中克隆,对于细胞营养和离子渗透调节起关键作用。为了进一步了解AlHAK1基因的表达调控机制,文章采用基因组步移法分离了AlHAK1基因转录起始位点上游长度约1.3 kb的启动子区域。启动子顺式元件分析显示该序列具有典型的TATA和CAAT盒,以及一些与植物生长发育和环境响应相关的顺式元件。为了明确AlHAK1启动子的功能,将其与GUS基因融合构建到植物表达载体pCAMBIA1301上,通过农杆菌介导转化法导入水稻中。对转基因植株进行GUS组织化学染色,结果显示在转化AlHAK1启动子水稻的根、茎、叶、花药和内外稃部位均检测到GUS活性。GUS荧光定量分析显示AlHAK1启动子调节GUS表达活性低于组成型启动子CaMV35S和Ubiquitin,但其根部和茎部的GUS活性相对较高。对转化植株进行不同胁迫处理后检测GUS活性,结果表明受到ABA、干旱、高温的诱导后其茎部和根部GUS活性有所提高,推测位于该启动子-682 bp的HSE元件和-1 268 bp的MybBS元件可能在高温、ABA和干旱诱导的表达调控中起作用。

水稻(OryzasativaL.)磷酸盐转运蛋白编码基因的表达研究(英文)

研究揭示了水稻磷酸盐转运蛋白编码基因的表达.低磷处理下,根系与叶片中的PTW J转录子迅速表达,处理7d时达到最高表达量.PTW JmRNA的诱导积累具有元素的专一性,因为在缺氮、缺钾与缺铁情况下此基因不表达.缺磷处理后恢复供磷,PTW J转录子积累量明显降低.这些结果说明,PTW J基因表达是对磷素缺乏的早期反应机制.

商陆PaHAK1与拟南芥HAK/KUP/KT家族基因的比较分析

为探明商陆高亲和性K+转运体基因(Pa HAK1)的结构、功能及商陆耐低钾的原因,分析比较了商陆Pa HAK1和拟南芥HAK/KUP/KT家族基因中15个基因编码的高亲和性钾离子转运体氨基酸序列、蛋白质结构及其理化性质。结果表明:HAK基因家族编码蛋白均定位于细胞膜上,含有多个跨膜结构且跨膜结构域是蛋白质的保守结构域;Pa HAK1与At KUP3的跨膜结构十分相似,低钾胁迫下Pa HAK1和At KUP3的高表达与其高亲和钾转运吸收功能密切相关。系统进化树分析结果表明,Pa HAK1与拟南芥HAK基因家族中At KUP8亲缘关系最近,其氨基酸序列相似度为76.98%,推测Pa HAK1还可能通过维持细胞内高水平钾量在水分胁迫下发挥重要的调节作用。