茶树锌转运蛋白基因CsMTP1的克隆和功能鉴定

阳离子扩散促进蛋白(cation diffusion facilitator protein,CDF)是一类重要的金属转运蛋白,对维持细胞中Zn、Fe和Mn等元素的动态平衡起着重要作用。本研究利用RT-PCR技术,从茶树中克隆得到1个CDF家族基因,命名为CsMTP1(GenBank登录号:MN061493)。该基因开放阅读框长度为1353 bp,编码450个氨基酸,蛋白质相对分子质量为49.20 kDa,理论等电点5.99;不稳定指数为38.68,属于稳定蛋白;N端序列保守性较低,C端序列保守性相对较高;与猕猴桃(Actinidia chinensis)和木薯(Manihot esculenta)的序列相似性较高;位于细胞质膜,共含有6个跨膜结构域。系统发育树分析表明,CsMTP1与山萮菜(Eutrema salsugineum)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、菥蓂(Thlaspi arvense)和欧洲油菜(Brassica napus)的进化关系较近,属于Zn-CDF亚族。启动子分析发现,CsMTP1启动子序列中含有多个脱落酸和茉莉酸甲酯响应元件、光响应元件及MYB结合位点。实时荧光定量PCR分析发现,高浓度Al处理条件下,CsMTP1在茶树根部和第1叶中的转录变化相反,在根中先升后降,而在第1叶中先降后升;高浓度Mn处理诱导了CsMTP1在根中和第1叶中的转录;高浓度Fe和高浓度Zn处理均抑制了CsMTP1在茶树根中的转录,并不同程度地诱导了该基因在茶树第1叶中的转录。这表明,CsMTP1对高浓度Al、Fe、Zn和Mn有不同的响应模式。酵母功能互补实验证实CsMTP1具有转运Zn的功能。

茶树金属耐受蛋白基因CsMTP1的克隆及生物信息学分析

金属耐受蛋白MTP(Metal tolerance protein)属于重金属转运蛋白家族(CDF),在植物细胞内金属离子平衡调控过程中发挥重要作用。本研究采用RT-PCR及电子克隆的方法获得茶树重金属耐受蛋白基因CsMTP1(NCBI-Gene ID:114289995),其全长c DNA为1239 bp,编码412个氨基酸残基,其编码蛋白分子量为45.61 kD,等电点为6.19;在线软件分析表明:CsMTP1蛋白含有6个跨膜结构域和1个CDF保守结构域,属于Zn-CDF亚家族,且蛋白三级结构也与已知植物锌离子转运蛋白相似;系统进化树分析结果表明:茶树CsMTP1与葡萄Vv MTP1进化同源性最高,其氨基酸序列相似度高达74.82%;RNA-Seq数据库表达分析结果显示:CsMTP1基因在茶树茎中的表达量最高,其次是根和嫩叶,老叶中的表达量最低;在线软件分析获得CsMTP1蛋白定位于液泡膜。本研究结果推测树CsMTP1蛋白属于Zn-CDF亚家族,可能参与茶树体内锌离子的转运平衡调控过程。