水稻Ca^(2+)/H^+反向转运体OsCAX3的功能分析和亚细胞定位研究

Ca2+/H+反向转运体作为一类Ca2+外向转运器,在植物的营养和信号转导中起着非常重要的作用.克隆了水稻Ca2+/H+反向转运体基因OsCAX3,序列分析表明OsCAX3具有11个跨膜区,其中在第6和第7个跨膜区之间有一个17个氨基酸组成的酸性基序(acidmotif),功能互补实验证明OsCAX3具有转运Ca2+的功能,并且其N端26个氨基酸序列对转运Ca2+具有一定的抑制作用.RT-PCR分析表明OsCAX3的表达受到外源Ca2+的诱导.利用PSORTprediction进行亚细胞定位分析,和利用OsCAX3-GFP融合蛋白瞬时表达分析证明,OsCAX3定位于细胞质膜.以上结果表明,OsCAX3是一种定位于细胞质膜上的Ca2+/H+反向转运体.

水稻根质膜Ca^(2+)/H^+反向转运体的存在及其特性

由Ca2+/H+反向转运体蛋白的特异多肽制备的抗体,通过免疫印迹显示水稻根质膜上存在分子量为44.5kD的蛋白。同位素闪烁记数法检测水稻根质膜上45Ca2+转运活性显示存在依赖于跨膜质子梯度的Ca2+/H+反向转运体,Mn2+可部分地抑制其转运活性。动力学分析表明,OsCAX2的Vmax=34.72nmol/(min·mg),Km=3.83μmol/L,其最适pH为7.2。

‘富士’苹果Ca^(2+)/H^+反向转运蛋白基因生物信息学及表达模式分析

本研究借助生物信息学分析从苹果基因组数据库中获得了6个含全长编码序列的Ca2+/H+反向转运蛋白(Ca2+/H+antiporter,CAX)基因,分别命名为MdCAX1、MdCAX2、MdCAX3、MdCAX4、MdCAX5和MdCAX6。基因和蛋白结构特性分析结果显示:6个CAX在基因结构和蛋白特性等方面存在差异;MdCAXs隶属于I-A型和I-B 2个亚型,均含有N-端自我抑制区(N-terminal regulatory region,NRR)、CaD功能域、C-端功能域、C功能域和D功能域。荧光定量PCR分析表明,MdCAX1在‘富士’苹果叶片中表达量表现为基部叶片>中部叶片>顶端叶片,在果皮和果肉中的表达量低于叶片;MdCAX2在果皮和果肉中表达量高于叶片;MdCAX3在叶片和果实中的表达模式与MdCAX1相似,但在叶片中的表达量低于MdCAX1;MdCAX4在各被检测样本中表达量无明显变化;MdCAX5和MdCAX6在果皮和果肉组织中的表达量随发育进程呈逐渐升高趋势。叶片中Ca2+含量在不同叶位叶片中差异显著,果皮和果肉中Ca2+含量随着果实发育均呈下降趋势。上述研究结果表明:6个MdCAXs基因在基因结构、蛋白特性以及表达模式上存在差异,MdCAX1和MdCAX3基因表达与‘富士’苹果叶片和果实Ca2+含量变化密切相关。

苹果sMdCAX11基因的功能分析与鉴定

【目的】深入分析苹果sMdCAX11(去掉NRR区域的MdCAX11)基因功能。【方法】分别利用蜜脆苹果果实和拟南芥材料,采用过表达sMdCAX11的试验方法,观察果实、叶片等各组织的表型,并测定不同组织的矿质元素含量,同时对苹果MdCAX11基因启动子区域进行预测分析以及启动子转录活性分析。【结果】瞬时过表达sMdCAX11的苹果果肉颜色变褐,并出现皱缩;同时过表达sMdCAX11的苹果果肉和拟南芥叶片的总Ca含量明显下降,且元素比值(K+Mg)/Ca明显升高。【结论】sMdCAX11基因过表达可导致植株组织的元素分配不均,不同元素间的比例失衡。

荠菜冷响应基因CbCAX51的启动子与表达特性分析

Ca^(2+)/H^+反向转运子(CAXs)作为一类Ca^(2+)外向转运器,与植物的抗逆性密切相关,在保证胞质内的Ca^(2+)稳态的同时使Ca^(2+)介导的信号传递畅通,在植物对逆境作出准确和及时应答和调节过程中发挥着重要作用。为探究十字花科耐冷植物荠菜(Capsella bursa-pastoris)中CbCAX51基因在信号分子诱导下的表达特性,其启动子序列通过基因组步移克隆获得并进行调控元件分析,同时利用RT-PCR技术,检测常温务件下4种信号分子对CbCAX51的诱导调控作用。结果显示克隆获得的CbCAX51启动子序列(1 163 bp)与拟南芥AtCAX1启动子区具有一定同源性,共含有4类与信号分子(ABA、MeJA、IAA,GA_3)诱导相关的顺式作用元件。在4种信号分子诱导下,CbCAX51基因表达谱呈现不同的特点。这一结果对进一步阐明CbCAX51的表达特性以及在植物逆境中的作用具有重要意义。