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谷子HAK/KUP/KT钾转运蛋白家族全基因组鉴定及其对低钾和高盐胁迫的响应 被引量:3
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作者 代书桃 朱灿灿 +5 位作者 马小倩 秦娜 宋迎辉 魏昕 王春义 李君霞 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2105-2121,共17页
KT/HAK/KUP(HAK)家族是植物中最丰富的钾转运体家族,对植物的生长和环境适应具有重要作用。谷子是抗逆耐瘠研究的模式植物,然而,谷子中HAK家族缺乏系统研究。本研究基于基因组序列信息,鉴定出29个谷子HAK基因(SiHAKs),并对该家族成员的... KT/HAK/KUP(HAK)家族是植物中最丰富的钾转运体家族,对植物的生长和环境适应具有重要作用。谷子是抗逆耐瘠研究的模式植物,然而,谷子中HAK家族缺乏系统研究。本研究基于基因组序列信息,鉴定出29个谷子HAK基因(SiHAKs),并对该家族成员的基本特征、蛋白结构、染色体定位、基因复制、表达模式和逆境响应等方面进行了系统分析。结果显示,(1)SiHAKs分为5个进化簇(Cluster I~Cluster V),成员数量分别为11、9、3、3和3。基因结构和蛋白保守基序分析表明,谷子HAK家族具有较高的保守性,不同Cluster的保守性依次为:ClusterIII=Cluster V>Cluster II>Cluster I>Cluster IV。(2)串联复制是SiHAKs扩增的主要原因,15个SiHAKs位于串联重复中。(3)171个转录因子可能结合到不同SiHAKs的启动子上,这些转录因子包含ERF、NAC、MYB和WRKY等家族中的大量成员,可能授予了SiHAKs对非生物胁迫多样的响应机制。(4)基因表达聚类将SiHAKs分成3组:GroupI、Group II和Group III,多数SiHAKs在张谷和豫谷1号2个品种中的表达模式具有一致性;不同Cluster表达水平总体表现为:Cluster III>Cluster V>Cluster II>Cluster I>Cluster IV。(5)根系中表达水平较高的11个SiHAKs用来检测对低钾和高盐胁迫的响应。在低钾胁迫后,8个SiHAKs的表达水平显著升高,1个SiHAK显著降低,2个SiHAKs变化不明显;而高盐胁迫后,3个SiHAKs的表达水平显著升高,2个SiHAKs显著降低,其余6个SiHAKs变化不明显。SiHAK15受到低钾和高盐胁迫的响应最为强烈,其表达量分别为对照的151倍和22倍。(6)基因表达谱的差异反映出不同Cluster间SiHAKs的功能差异。ClusterI主要在根系中表达,可能参与谷子根系K+的吸收;ClusterII不具有组织表达特异性,推测其参与K+的吸收、转运和生长发育等多个生物过程;Cluster III受到低钾和高盐2种胁迫的诱导,显示出维持谷子K+/Na+平衡和抵御盐胁迫的潜在作用;ClusterIV在被检测的多个组织中几乎不表达;ClusterV不同成员对低钾和高盐胁迫的响应存在差异,可能发生了功能分化。研究结果不仅为深入解析谷子HAK家族的功能奠定了基础,而且为植物中钾高效利用和耐盐机制的研究提供了重要线索。 展开更多
关键词 谷子 钾转运蛋白 kt/hak/kup家族 盐胁迫 表达分析
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商陆PaHAK1与拟南芥HAK/KUP/KT家族基因的比较分析 被引量:2
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作者 谭鹏 邓雯韬 +2 位作者 田宇 苏益 蔺万煌 《湖南农业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期490-495,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 商陆 拟南芥 Pahak1 hak/kup/kt 高亲和性钾离子转运体 生物信息学分析
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栽培型与野生型辣椒HAK/KUP/KT基因家族的进化分析 被引量:5
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作者 司伟娜 孙毅 李晓玉 《安徽农业大学学报》 CAS CSCD 2018年第4期753-761,共9页
HAK/KUP/KT家族是一类重要的钾转运蛋白家族。利用生物信息学手段对栽培型及墨西哥野生型辣椒全基因组范围内的HAK/KUP/KT基因成员进行鉴定及分析,比较两者在数目、复制类型及组织表达模式等方面的差异。发现2种辣椒中HAK/KUP/KT家族成... HAK/KUP/KT家族是一类重要的钾转运蛋白家族。利用生物信息学手段对栽培型及墨西哥野生型辣椒全基因组范围内的HAK/KUP/KT基因成员进行鉴定及分析,比较两者在数目、复制类型及组织表达模式等方面的差异。发现2种辣椒中HAK/KUP/KT家族成员分别为24和22个,且在染色体上呈不均衡分布。基因复制类型分析发现,HAK/KUP/KT家族成员中存在片段重复和串联重复,且纯化选择是该家族进化的主要动力。组织表达分析显示,辣椒HAK/KUP/KT基因间的表达模式存在差异,暗示辣椒HAK/KUP/KT家族成员在功能上的多样性,并为后续发掘有益的钾转运基因提供了重要的理论依据。 展开更多
关键词 辣椒基因组 hak/kup/kt钾离子转运蛋白家族 进化分析
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甘蓝型油菜钾离子转运载体HAK/KUP/KT家族的全基因组鉴定与分析 被引量:3
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作者 朱乐 赵鑫泽 蒋立希 《浙江大学学报(农业与生命科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期303-313,共11页
钾离子转运载体HAK/KUP/KT(high-affinityK^(+)/K^(+)uptake permease/K^(+)transporter)家族成员在植物对钾(K)的吸收和转运以及植物生长发育、耐盐性和渗透势的调节中起着重要作用。本研究以甘蓝型油菜(Brassica napus L.)为材料,共... 钾离子转运载体HAK/KUP/KT(high-affinityK^(+)/K^(+)uptake permease/K^(+)transporter)家族成员在植物对钾(K)的吸收和转运以及植物生长发育、耐盐性和渗透势的调节中起着重要作用。本研究以甘蓝型油菜(Brassica napus L.)为材料,共鉴定出45个HAK/KUP/KT基因,分别命名为BnHAK1~BnHAK45,并对油菜中的HAK/KUP/KT基因家族进行基因结构、进化和表达以及染色体定位分析。结果表明,甘蓝型油菜中的HAK/KUP/KT基因家族在染色体上呈现不均匀分布,其中在A01号染色体上分布最多,有5个BnHAKs基因。根据不同物种HAK/KUP/KT蛋白构建系统进化树,将其分为2个组群,其中双子叶植物中的拟南芥、甘蓝、白菜和甘蓝型油菜基因的保守性更强,亲缘关系更近。在表达量分析中,尽管HAK/KUP/KT基因家族的表达模式各不相同,但是总体而言,它们在根中的表达量最高,在角果中的表达量最低,这说明不同HAK/KUP/KT基因家族成员的分工是不同的。BnHAK4、BnHAK9基因在叶中特异性高表达,BnHAK11、BnHAK18和BnHAK23在根中特异性高表达,BnHAK7和BnHAK17在花中的表达量最高,说明该基因家族的表达具有组织特异性。本研究为进一步揭示甘蓝型油菜HAK/KUP/KT基因家族的功能机制提供了相应的参考依据。 展开更多
关键词 甘蓝型油菜 钾离子转运载体hak/kup/kt 基因家族分析
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钾离子转运载体HAK/KUP/KT家族参与植物耐盐性的研究进展 被引量:14
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作者 李学文 游西龙 王艳 《植物科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期101-108,共8页
钾可以通过多种方式参与植物的生长和发育,在植物缓解盐等非生物胁迫方面发挥重要作用。在植物中,HAK/KUP/KT是成员数目最多的一类高亲和钾转运蛋白家族,本文对该家族成员的分类、盐胁迫下钾的吸收、转运、生理功能和分子调控机制等方... 钾可以通过多种方式参与植物的生长和发育,在植物缓解盐等非生物胁迫方面发挥重要作用。在植物中,HAK/KUP/KT是成员数目最多的一类高亲和钾转运蛋白家族,本文对该家族成员的分类、盐胁迫下钾的吸收、转运、生理功能和分子调控机制等方面的研究进行了综述,并对该转运体家族今后的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 hak/kup/kt钾离子转运载体家族 耐盐功能 分子机制
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香蕉钾转运体HAK/KUP/KT家族鉴定及其在果实发育和低钾胁迫下的表达分析 被引量:3
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作者 金龙飞 张安妮 +1 位作者 滕梦鑫 李新国 《江苏农业科学》 北大核心 2022年第2期30-36,共7页
钾是香蕉生长发育中需求量最大的营养元素,对果实产量、品质和贮藏性都有重要的影响。从香蕉基因组中鉴定出24个HAK/KUP/KT(MaKUP)基因,并对其理化性质、染色体定位、基因结构、保守功能域、进化关系、组织表达和低钾胁迫下的表达特征... 钾是香蕉生长发育中需求量最大的营养元素,对果实产量、品质和贮藏性都有重要的影响。从香蕉基因组中鉴定出24个HAK/KUP/KT(MaKUP)基因,并对其理化性质、染色体定位、基因结构、保守功能域、进化关系、组织表达和低钾胁迫下的表达特征进行分析。结果表明,MaKUP编码的肽链平均有772个氨基酸,分子量为63.54~93.82 ku,等电点为5.44~9.30,蛋白不稳定指数为32.69~44.29,脂肪族指数为105.34~116.90,总平均亲水性为0.352~0.549,含有8~11个外显子,可分为4个亚族;表达分析发现15个MaKUP基因家族成员在香蕉不同发育时期的果实中高表达,6个MaKUP基因家族成员在低钾胁迫中上调表达,表明MaKUP在香蕉果实发育和钾吸收中具有重要的作用。 展开更多
关键词 香蕉 hak/kup/kt 基因表达 低钾胁迫
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Genome-Wide Identification and Expression Profiling of the Shaker K+ Channel and HAK/KUP/KT Transporter Gene Families in Grape (Vitis vinifera L.)
7
作者 Han Lei Junlin Li Zhizhong Song 《Phyton-International Journal of Experimental Botany》 SCIE 2022年第11期2519-2536,共18页
Potassium(K+)is an essential macronutrient for plants to maintain normal growth and development.Shaker-like K+channels and HAK/KUP/KT transporters are critical components in the K+acquisition and translocation.In this... Potassium(K+)is an essential macronutrient for plants to maintain normal growth and development.Shaker-like K+channels and HAK/KUP/KT transporters are critical components in the K+acquisition and translocation.In this study,we identified 9 Shaker-like K+channel(VvK)and 18 HAK/KUP/KT transporter(VvKUP)genes in grape,which were renamed according to their distributions in the genome and relative linear orders among the distinct chromosomes.Similar structure organizations were found within each group according to the exon/intron structure and protein motif analysis.Chromosomal distribution analysis showed that 9 VvK genes and 18 VvKUP genes were unevenly distributed on 7 or 10 putative grape chromosomes.Three pairs of tandem duplicated genes and one pair of segmental duplicated genes were observed in the expansion of the grape VvKUP genes.Gene expression omnibus(GEO)data analysis showed that VvK and VvKUP genes were expressed differentially in distinct tissues.Various cis-acting regulatory elements pertinent to phytohormone responses and abiotic stresses,including K+deficiency response and drought stress,were detected in the promoter region of VvK and VvKUP genes.This study provides valuable information for further functional studies of VvK and VvKUP genes,and lays a foundation to explore K+uptake and utilization in fruit trees. 展开更多
关键词 Vitis vinifera Shaker-like K+channel hak/kup/kt transporter genome-wide analysis bioinformatics
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三裂叶薯KUP/HAK/KT基因家族的全基因组鉴定和表达模式分析
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作者 吴胜男 孙凯 +2 位作者 张海 刘峰 王凤 《江苏农业科学》 北大核心 2023年第17期52-58,共7页
KUP/HAK/KT是植物中最大的钾转运体家族,在K^(+)的吸收和运输及生物和非生物胁迫反应中起着关键作用。为了研究三裂叶薯ItbHAK基因家族的功能特征,利用生物信息学方法对三裂叶薯ItbHAK基因家族成员进行全面的生物信息学分析,包括系统进... KUP/HAK/KT是植物中最大的钾转运体家族,在K^(+)的吸收和运输及生物和非生物胁迫反应中起着关键作用。为了研究三裂叶薯ItbHAK基因家族的功能特征,利用生物信息学方法对三裂叶薯ItbHAK基因家族成员进行全面的生物信息学分析,包括系统进化、基因结构、染色定位、启动子分析、组织特异性和逆境胁迫下的表达模式分析。结果显示,在三裂叶薯中共鉴定出20个ItbHAK基因,系统进化关系将其分为4个进化簇。染色体定位结果显示,20个ItbHAK基因不均匀地分布在12条染色体上。三裂叶薯基因家族的蛋白质氨基酸数量在348~1 862之间,该家族的蛋白质均被定位到质膜上。基因结构分析结果显示,部分ItbHAK基因存在外显子丢失的情况。启动子分析发现,20个ItbHAK基因均含有参与生长发育、激素和生物/非生物胁迫的响应原件。三裂叶薯ItbHAK复制分析共发现5对大片段复制事件(ItbHAK1/ItbHAK9、ItbHAK3/ItbHAK8、ItbHAK3/ItbHAK19、ItbHAK4/ItbHAK6和ItbHAK8/ItbHAK19)和1对串联复制事件(ItbHAK16/ItbHAK17)。表达模式分析发现,ItbHAK基因在不同组织和逆境胁迫下的表达模式存在差异。研究结果为阐明三裂叶薯ItbHAK基因家族的进化关系及进一步研究三裂叶薯ItbHAK基因的功能特性提供了有价值的信息。 展开更多
关键词 三裂叶薯 kup/hak/kt基因家族 系统进化 逆境胁迫
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马铃薯HAK/KUP/KT基因家族鉴定与表达分析 被引量:10
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作者 许赛赛 张博 +3 位作者 仲阳 段思凡 杨慧芹 马玲 《分子植物育种》 CAS 北大核心 2021年第12期3878-3886,共9页
为探究马铃薯HAK/KUP/KT基因家族在介导植物K+跨膜运输过程中的重要性,我们从二倍体马铃薯的基因组中鉴定到16个HAK/KUP/KT家族基因,并对马铃薯中的HAK/KUP/KT基因家族进行了进化、表达、蛋白产物定位及逆境胁迫下的表达变化综合分析,... 为探究马铃薯HAK/KUP/KT基因家族在介导植物K+跨膜运输过程中的重要性,我们从二倍体马铃薯的基因组中鉴定到16个HAK/KUP/KT家族基因,并对马铃薯中的HAK/KUP/KT基因家族进行了进化、表达、蛋白产物定位及逆境胁迫下的表达变化综合分析,发现马铃薯中的HAK/KUP/KT基因家族除7、10和11号染色体外,在其余染色体上均有分布,氨基酸残基数目在422~849个不等,蛋白分子量分布在45.87~94.55 k D,其蛋白产物均定位于细胞质膜上。在高盐胁迫下,大部分StHAKs基因的表达量均明显上调;在低钾胁迫下,StHAK11和StHAK13的表达量发生了明显变化。本研究结果为深入研究HAK/KUP/KT基因家族的功能和培育高钾的马铃薯材料提供了理论指导和技术支持。 展开更多
关键词 马铃薯(Solanum tuberosum L.) hak/kup/kt基因家族 胁迫
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林烟草KUP/HAK/KT钾转运体基因NsHAK11的亚细胞定位与表达 被引量:14
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作者 宋毓峰 董连红 +7 位作者 靳义荣 史素娟 张良 刘朝科 冯祥国 胡晓明 王倩 刘好宝 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1058-1071,共14页
【目的】应用生物信息学方法,分离和克隆烟草钾转运体KUP/HAK/KT家族新基因,对其进行亚细胞定位和表达分析,为开展烟草KUP/HAK/KT钾转运体的研究提供借鉴。【方法】通过生物信息学方法,搜索林烟草(Nicotiana sylvestris)和绒毛状烟草(N.... 【目的】应用生物信息学方法,分离和克隆烟草钾转运体KUP/HAK/KT家族新基因,对其进行亚细胞定位和表达分析,为开展烟草KUP/HAK/KT钾转运体的研究提供借鉴。【方法】通过生物信息学方法,搜索林烟草(Nicotiana sylvestris)和绒毛状烟草(N.tomentosiformis)基因组数据库,预测两种烟草中的钾转运体KUP/HAK/KT家族成员,构建系统进化树。根据所获结果,从林烟草中获得一个新的烟草KUP/HAK/KT家族基因。采用Wolf PSORT对蛋白的亚细胞定位进行预测,并利用农杆菌浸润法注射本生烟(N.benthamiana)叶片后激光共聚焦显微镜下观察,依据融合荧光蛋白在细胞内产生荧光的位置确定蛋白的亚细胞定位,用以验证预测结果;采用PLACE网站对基因的表达模式进行预测,并用荧光定量PCR分别研究其在盛花期林烟草不同器官的表达差异及低温、高温和低钾胁迫下苗期林烟草叶片中NsHAK11的表达变化,用以验证预测结果。【结果】预测出林烟草和绒毛状烟草KUP/HAK/KT钾转运体家族均含有19个成员,进化上分为4个Cluster(簇)。根据预测序列结果,从林烟草中克隆得到一个ClusterⅢ中的基因,其编码蛋白与拟南芥(Arabidopsis thaliana)中AtKUP11的相似性最高,因此,将其命名为NsHAK11,其编码蛋白与已获得的2个烟草NrHAK1和NtHAK1的相似性仅为48%和49%,所以NsHAK11是一个新的烟草KUP/HAK/KT基因。Wolf PSORT预测显示NsHAK11主要定位于细胞质膜中。亚细胞定位试验中NsHAK11与GFP和DsRed2两种报告蛋白融合的定位结果均表明NsHAK11定位于细胞质膜中,与预测结果相符。利用PLACE网站对NsHAK11启动子分析得到,NsHAK11可表达与定位于根、花和胚芽组织中,受到低温、高温、干旱和激素等因素的影响。实时荧光定量PCR分析结果与预测结果基本一致:NsHAK11在盛花期林烟草各组织器官中均有表达,但表达水平存在强弱差异,其在主根中的表达量最高,在侧根中的表达量次之,而在叶片中的表达量最低;NsHAK11在苗期林烟草叶片中受低温、高温和低钾胁迫时呈现不同类型的上调表达,其中,低温处理时NsHAK11的表达上调程度最大且响应时间最早,高温处理时其表达上调程度次之,但在前期会出现明显抑制,低钾处理时其表达量可上调表达,但并不显著。【结论】获得了一个烟草KUP/HAK/KT基因家族新成员NsHAK11,其编码蛋白为主要定位于细胞质膜中的钾转运体,该蛋白广泛存在于各组织器官中,参与叶片响应低温、高温和低钾胁迫的应对机制。 展开更多
关键词 林烟草 生物信息学 kup hak kt家族 Nshak11 亚细胞定位 基因表达模式
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大豆KUP/HAK/KT钾转运体基因家族的鉴定与表达分析 被引量:20
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作者 晁毛妮 温青玉 +3 位作者 张晋玉 张志勇 董洁 于亚鑫 《西北植物学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期239-249,共11页
该研究基于已公布的大豆基因组序列信息,对大豆KUP/HAK/KT钾转运体基因家族进行了全基因组鉴定,并对该家族成员的基因特征、蛋白结构、染色体定位、基因复制和表达模式等进行了全面分析,为进一步了解该家族基因的功能及培育钾高效大豆... 该研究基于已公布的大豆基因组序列信息,对大豆KUP/HAK/KT钾转运体基因家族进行了全基因组鉴定,并对该家族成员的基因特征、蛋白结构、染色体定位、基因复制和表达模式等进行了全面分析,为进一步了解该家族基因的功能及培育钾高效大豆品种提供理论支撑。结果表明:(1)在大豆基因组中共鉴定30个KUP/HAK/KT基因(简写为GmHAK01~GmHAK30),这些基因分布在大豆的15条染色体上,串联复制和片段复制可能导致了GmHAKs基因在大豆基因组中的扩增。(2)大豆GmHAKs蛋白间序列一致性很高,均具有12~14个跨膜区,且都定位于质膜上。(3)进化分析表明大豆GmHAKs可聚为4个进化簇ClusterⅠ~Ⅳ,其中ClusterⅡ的成员数目最多(16个),ClusterⅣ的成员数目最少(1个)。(4)所有GmHAKs基因均包含内含子和外显子,其内含子数目在7~9个之间,且同一亚家族的GmHAKs基因大部分具有相似的内含子-外显子分布模式。(5)表达模式分析表明,大豆GmHAKs的表达大致可分为两类:一类是一些组织特异性表达的基因,包括了ClusterⅠ和ClusterⅣ的全部成员,ClusterⅡ的部分成员,他们在根(GmHAK30和GmHAK04)、花(GmHAK03和GmHAK15)、荚(GmHAK10)或种子(GmHAK25)中表达量很高;另外一类是一些非组织特异性表达的基因,包括了ClusterⅢ的全部成员和ClusterⅡ的部分成员,这些基因(GmHAK05、GmHAK17和GmHAK28等)在所有被检测的组织中均有较高的表达;KUP/HAK/KT家族基因表达模式在不同进化簇的差异化结果表明,其在进化过程可能受到了选择的作用。以上研究结果为今后研究KUP/HAK/KT家族基因功能及定向改良大豆的钾吸收物性提供了重要的基因信息,也为大豆钾高效品种的选育提供了理论基础。 展开更多
关键词 基因家族 kup/hak/kt基因 进化分析 表达模式 大豆
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植物KUP/HAK/KT家族钾转运体研究进展 被引量:14
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作者 宋毓峰 张良 +8 位作者 董连红 靳义荣 史素娟 白岩 刘朝科 冯广林 冯祥国 王倩 刘好宝 《中国农业科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期92-98,共7页
钾是植物必不可缺的大量元素,作为细胞内的主要溶质,参与植物的生长发育过程。植物通过钾通道和钾转运体两种方式吸收钾营养。钾转运体包括4个家族,其中KUP/HAK/KT家族成员最多,且研究最为深入。其成员是广泛存在于植物细胞质膜和液泡... 钾是植物必不可缺的大量元素,作为细胞内的主要溶质,参与植物的生长发育过程。植物通过钾通道和钾转运体两种方式吸收钾营养。钾转运体包括4个家族,其中KUP/HAK/KT家族成员最多,且研究最为深入。其成员是广泛存在于植物细胞质膜和液泡膜上的一种跨膜蛋白,多具有高亲和性钾吸收功能的转运体。KUP/HAK/KT转运体不仅在植物对K+的吸收与转运过程中发挥作用,也参与调节植物的生长发育。综述了植物KUP/HAK/KT家族的分类、组织定位、功能和表达调控等方面的研究进展,以期为研究植物的钾营养吸收机制提供理论参考。 展开更多
关键词 钾转运体 kup hak kt 分类 功能 表达调控
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KT/HAK/KUP家族基因在桃开花期的表达及对钾肥施用的响应 被引量:15
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作者 宋志忠 郭绍雷 +1 位作者 马瑞娟 俞明亮 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1177-1185,共9页
【目的】从转录水平探索KT/HAK/KUP家族基因在桃花发育不同时期的表达模式及对钾肥施用的响应特征,明确关键基因并验证其功能。旨在揭示钾素营养状况与桃花开放之间的直接关系,为果树施钾及高效园艺作物的遗传改良与育种提供理论依据。... 【目的】从转录水平探索KT/HAK/KUP家族基因在桃花发育不同时期的表达模式及对钾肥施用的响应特征,明确关键基因并验证其功能。旨在揭示钾素营养状况与桃花开放之间的直接关系,为果树施钾及高效园艺作物的遗传改良与育种提供理论依据。【方法】以‘霞晖6号’桃树为研究对象,通过钾肥施用分析其对桃花生长发育、钾素含量及花朵开放时期的影响;通过HNO3-HCl O4法消化样品,利用ICP-AES设备测定桃花开放不同时期的钾离子含量;利用荧光实时定量q RT-PCR技术,分析KT/HAK/KUP家族基因在桃花开放不同时期的表达水平,确定主效基因;进一步通过q RT-PCR技术分析KT/HAK/KUP家族基因在桃花开放不同时期对钾肥施用的差异响应;利用异源细菌缺失功能互补法验证主效基因的功能,将KUP11的CDS序列克隆到p PAB404中形成重组表达载体p PAB404-KUP11,测序验证的重组载体转化到大肠杆菌功能缺失突变菌株TK2420中,分析重组载体p PAB404-KUP11恢复TK2420突变细菌吸收外界K+(KCl或K2SO4)的功能。【结果】钾肥施用使‘霞晖6号’桃花提前2 d开放,并显著促进了盛开期桃花的发育,花朵鲜重增加21.5%。此外,盛开期桃花K+含量也最高,其次是初开期和花蕾期,败落期则最低。因此,钾肥施用显著增强了桃花开放过程中花朵K+的富集水平,在花蕾期、初开期、盛开期和败落期分别提高了24.3%、27.4%、29.1%和26.2%。KUP1—13在桃花开放不同时期的表达水平存在差异,但在盛开期的表达水平均达到最高,且在转录水平对钾肥施用的响应不同。KUP1和KUP5基因对钾肥施用最为敏感,其表达水平从花蕾期至桃花盛开期是持续被诱导的;KUP11在桃花开放的整个过程中表达量最高,钾肥处理显著诱导了其在花蕾形成初期的表达并抑制了其在桃花败落期的表达量。表达载体p PAB404-KUP11能恢复TK2420细菌重新吸收K+,且对外界KCl和K2SO4均有吸收,说明KUP11的表达水平与K+的吸收呈正相关性。【结论】钾肥施用促进桃花发育,改善钾营养状况,催使桃花提前开放,并对KUP家族基因在开花不同时期转录水平的调控有差异;KUP11转运体具有吸收外界K+的功能,在桃花开放过程中起重要作用。 展开更多
关键词 开花 kt/hak/kup 钾素平衡
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KT/HAK/KUP家族基因在桃叶片发育过程中的表达及其对钾肥施放的响应 被引量:4
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作者 宋志忠 马瑞娟 +2 位作者 张斌斌 许建兰 俞明亮 《果树学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期649-657,共9页
【目的】从转录水平分析KT/HAK/KUP家族基因在桃叶片发育不同时期的表达特征及对钾肥施用的响应情况,明确关键基因,旨在揭示果树K^+吸收与转运机制的分子基础,并为果树施肥及高效园艺作物的遗传改良与育种提供理论依据。【方法】以‘霞... 【目的】从转录水平分析KT/HAK/KUP家族基因在桃叶片发育不同时期的表达特征及对钾肥施用的响应情况,明确关键基因,旨在揭示果树K^+吸收与转运机制的分子基础,并为果树施肥及高效园艺作物的遗传改良与育种提供理论依据。【方法】以‘霞晖6号’桃树为研究对象,通过设置钾肥处理,分析其对桃叶片发育、光和性状及钾素营养状况的影响;通过HNO_3-HClO_4法消解叶片样品,利用ICP-AES设备测定叶片发育不同时期的钾离子含量;利用荧光实时定量qRT-PCR技术分析KT/HAK/KUP家族基因在叶片发育不同时期的动态表达及对钾肥施用的差异响应。【结果】钾肥施用显著提高了叶片中叶绿素含量和干鲜质量比,增强了钾素富集水平,并有效促进了叶片的光合作用(净光合速率Pn和气孔导度Gs均显著上升)和蒸腾作用(蒸腾速率Tr显著增加);KUP1-16在叶片发育不同时期的表达水平存在差异,KUP14在叶片整个发育时期的表达水平显著高于其他基因,其次是KUP3和KUP7,而KUP12和KUP13在叶片生长发育的整个过程中均没有检测到表达量;在桃叶片发育不同时期,KUP家族基因在转录水平对钾肥施用的响应不同:钾肥处理显著抑制了KUP14从施用钾肥至初秋时期(9月11日)的表达,表明该基因在桃叶片正常发育过程中起重要作用,KUP3对钾肥施放最为敏感,其表达水平在叶片发育不同时期是持续被诱导的,表明该基因更倾向于在钾素供应丰富的情况下发挥作用;尽管KUP11和KUP16在正常生长情况下的表达量相对较低,但在叶片发育不同时期是稳定不变的,且不受钾肥施放的影响,说明它们在叶片发育及钾素营养动态中持续发挥作用。【结论】钾肥施放促进桃叶片发育,改善叶片钾营养状况,并增强叶片的光合作用。KT/HAK/KUP家族基因在桃叶片发育不同时期的表达水平存在差异,并在转录水平对钾肥施放的响应是不同的。 展开更多
关键词 叶片发育 kt/hak/kup转运体 基因表达
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小麦KUP/HAK/KT基因家族的全基因组鉴定、系统进化和表达模式分析 被引量:6
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作者 吴胜男 杨媛 +5 位作者 李英壮 王娜 谢彦周 简俊涛 杨辉 王成社 《西北农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期351-364,共14页
为深入发掘小麦KUP/HAK/KT基因的功能,利用小麦最新基因组数据,通过生物信息学手段,对小麦KUP/HAK/KT基因家族进行基因组水平的鉴定,并对其系统进化及表达模式进行分析。鉴定结果表明,本研究在小麦中鉴定到98个KUP/HAK/KT基因,根据系统... 为深入发掘小麦KUP/HAK/KT基因的功能,利用小麦最新基因组数据,通过生物信息学手段,对小麦KUP/HAK/KT基因家族进行基因组水平的鉴定,并对其系统进化及表达模式进行分析。鉴定结果表明,本研究在小麦中鉴定到98个KUP/HAK/KT基因,根据系统进化分析结果,可将其分为ClusterⅠ、ClusterⅡ、ClusterⅢ和ClusterⅣ4个进化簇,不同进化簇具有特异的基因结构。染色体定位结果表明,小麦21条染色体上均含有KUP/HAK/KT基因,每条染色体上有2~9个KUP/HAK/KT基因。通过对小麦KUP/HAK/KT基因复制事件的分析发现小麦KUP/HAK/KT基因共产生92个基因复制。此外,转录组数据分析发现小麦KUP/HAK/KT基因在逆境胁迫下存在差异表达,多个胁迫响应相关的KUP/HAK/KT基因被鉴定到,为小麦KUP/HAK/KT基因功能的研究提供了初步的理论依据。 展开更多
关键词 小麦 kup/hak/kt 系统进化 表达模式
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甘薯KUP/HAK/KT基因家族的全基因组鉴定和表达模式分析
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作者 吴胜男 孙凯 +3 位作者 张海 刘峰 张永光 王凤 《西南农业学报》 CSCD 北大核心 2022年第7期1491-1499,共9页
【目的】鉴定与分析甘薯KUP/HAK/KT基因家族,为进一步深入对IbHAK基因功能研究提供理论基础。【方法】基于生物信息学手段,利用泰中6号基因组数据,在全基因组水平对甘薯KUP/HAK/KT基因家族进行鉴定,同时进一步对家族成员的基本特征、系... 【目的】鉴定与分析甘薯KUP/HAK/KT基因家族,为进一步深入对IbHAK基因功能研究提供理论基础。【方法】基于生物信息学手段,利用泰中6号基因组数据,在全基因组水平对甘薯KUP/HAK/KT基因家族进行鉴定,同时进一步对家族成员的基本特征、系统进化、基因复制和表达模式进行分析。【结果】在甘薯中共鉴定到22个IbHAK基因,蛋白质长度为227~1252 aa,分子量为18 297.95~140 640.46 u,等电点为5.54~9.31,全部定位于质膜上,蛋白完整的二级结构有4~13个跨膜区。依据系统进化关系,将其分为ClusterⅠ、ClusterⅡ、ClusterⅢ和ClusterⅣ4个进化簇。染色体定位结果显示22个基因分布在11条染色体上,其中Chr4染色体上分布最多,有4个IbHAK基因,22个IbHAK基因中共产生8个复制基因。22个IbHAK基因都含有TATA和CAAT调控植物生长发育相关元件以及光响应元件,且所有的IbHAK基因至少含有1种逆境响应元件和1种激素响应元件。IbHAK基因呈现出组织表达特异性,其中IbHAK6、IbHAK8、IbHAK9、IbHAK22在根中表达量最高,逆境胁迫下多个IbHAK基因出现表达量变化。【结论】从甘薯全基因组鉴定22个KUP/HAK/KT基因家族成员,甘薯KUP/HAK/KT基因家族成员在进化上比较保守,IbHAK6、IbHAK8、IbHAK9、IbHAK22在甘薯根形成过程中发挥作用,大部分IbHAK基因能够响应逆境胁迫。 展开更多
关键词 甘薯 Ibkup/hak/kt基因家族 生物信息学 逆境胁迫
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橡胶树KT/HAK/KUP基因家族成员的鉴定与表达分析 被引量:2
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作者 肖小虎 林显祖 +3 位作者 龙翔宇 秦云霞 阳江华 方永军 《热带作物学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期1-8,共8页
为研究巴西橡胶树钾转蛋白(KT/HAK/KUP)基因家族在生长发育和逆境胁迫方面的生物学功能,从橡胶树基因组中鉴定得到31个KT/HAK/KUP基因家族成员,并从基因结构、染色体定位、系统进化和表达分析等方面进行全面系统的分析。研究结果发现,KT... 为研究巴西橡胶树钾转蛋白(KT/HAK/KUP)基因家族在生长发育和逆境胁迫方面的生物学功能,从橡胶树基因组中鉴定得到31个KT/HAK/KUP基因家族成员,并从基因结构、染色体定位、系统进化和表达分析等方面进行全面系统的分析。研究结果发现,KT/HAK/KUP基因家族31个成员分布在3个Contig和15个染色体上,8号染色体上数目较多为8个成员,其中5个为串联重复;各成员编码的氨基酸残基数目在288~881个不等,蛋白分子量分布在31.82~98.96 kDa,其蛋白产物均定位于细胞质膜上;内含子数目为5~11个,进化上分为4个明显分支。在表达方面,部分成员呈现明显的组织特异性,在叶片发育过程中成员HbKUP5、HbKUP6、HbKUP9和HbKUP14表达发生明显变化,乙烯利刺激后HbKUP30和HbKUP31在胶乳中的表达明显上调,在抗寒品种‘93~114’中,HbKUP5和HbKUP9在低温处理后明显下调表达。本研究结果为深入解析KT/HAK/KUP基因家族的功能和培育高钾抗逆的橡胶树品种提供了理论基础。 展开更多
关键词 巴西橡胶树 kt/hak/kup 基因家族 逆境胁迫 表达分析
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叶面喷施钾肥对霞脆桃果实品质及KUP基因表达的影响 被引量:13
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作者 宋志忠 许建兰 +2 位作者 张斌斌 俞明亮 马瑞娟 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期1107-1112,共6页
以霞脆桃为材料,研究了叶面喷施钾肥对果实品质的影响及果实发育中K^+动态平衡与KUP家族基因表达水平之间的联系。结果表明:喷施钾肥显著增加了霞脆桃的鲜质量和体积大小,改善了果皮着色指标,提高了果实可溶性固形物和可溶性糖含量,有... 以霞脆桃为材料,研究了叶面喷施钾肥对果实品质的影响及果实发育中K^+动态平衡与KUP家族基因表达水平之间的联系。结果表明:喷施钾肥显著增加了霞脆桃的鲜质量和体积大小,改善了果皮着色指标,提高了果实可溶性固形物和可溶性糖含量,有效提升了桃果实品质,并有效增强了果实发育不同时期果肉的钾素营养状况;桃KT/HAK/KUP家族基因在桃果实发育不同时期的表达水平存在差异,PpeKUP1基因在霞脆桃整个果实发育期的表达水平最高,其次是PpeKUP5和PpeKUP3,而PpeKUP14~PpeKUP16在果实发育不同时期均没有检测到表达量; PpeKUP1、PpeKUP2和PpeKUP7在转录水平上对喷施钾肥处理最为敏感,其表达水平与对照相比,在第2次果实膨大期(75 DAFB)至达到商业成熟度时(95 DAFB)均显著增强。 展开更多
关键词 果实发育 钾肥 叶面喷施 kt/hak/kup家族 基因表达
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钾离子转运载体KUP/HAK/KT家族功能的研究进展 被引量:7
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作者 杨中敏 王艳 《生物技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期100-103,共4页
钾在植物生长发育中处于不可或缺的地位,钾离子的吸收和转运依靠钾离子通道和钾离子转运载体。植物中钾离子转运载体包括KUP/HAK/KT、Trk/HKT、KEA、CHX四个主要的家族,其中KUP/HAK/KT转运载体家族在植物的生长发育、逆境响应及信号转... 钾在植物生长发育中处于不可或缺的地位,钾离子的吸收和转运依靠钾离子通道和钾离子转运载体。植物中钾离子转运载体包括KUP/HAK/KT、Trk/HKT、KEA、CHX四个主要的家族,其中KUP/HAK/KT转运载体家族在植物的生长发育、逆境响应及信号转导中发挥重要作用。该文就该家族在以上这些功能进行总结概述。 展开更多
关键词 kup hak kt转运载体家族 生长发育 胁迫 信号转导 功能
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植物钾转运蛋白KUP/HAK/KT家族研究进展 被引量:10
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作者 柴薇薇 王文颖 +1 位作者 崔彦农 王锁民 《植物生理学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第12期1747-1761,共15页
钾在植物生长发育过程中具有至关重要的生理生化作用。植物对K+的吸收转运主要通过钾转运蛋白/通道来实现。KUP/HAK/KT(K+uptake permease/high-affinity K^+/K^+transporter)家族成员是植物体内数目最多,功能多样的K+转运蛋白,在植物... 钾在植物生长发育过程中具有至关重要的生理生化作用。植物对K+的吸收转运主要通过钾转运蛋白/通道来实现。KUP/HAK/KT(K+uptake permease/high-affinity K^+/K^+transporter)家族成员是植物体内数目最多,功能多样的K+转运蛋白,在植物养分代谢、生长调控和抵御胁迫等过程中发挥着重要的作用。此外,KUP/HAK/KT钾转运蛋白受低钾条件下一系列的信号转导系统的调控,包括脱落酸、乙烯、生长素及活性氧。本文主要就KUP/HAK/KT家族成员功能及表达调控方面的研究进行了综述,并对其未来的研究前景进行了展望,以期为植物钾转运吸收机制研究及改良和培育钾高效利用型作物提供理论基础。 展开更多
关键词 kup/hak/kt 分类 功能 调控
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