苋菜IRT1基因克隆、序列及表达分析

通过对镉超积累苋菜品种天星米铁转运蛋白基因(IRT1)的克隆、序列及表达分析,旨在为植物修复镉污染土壤奠定基础。依据同源克隆原理,通过RACE技术克隆苋菜IRT1基因及生物信息学方法分析基因序列结构和功能,Northern杂交研究基因表达。苋菜IRT1基因cDNA全长1 135 bp,包含完整的阅读框,编码322个氨基酸。苋菜IRT1蛋白与已知铁转运蛋白相似性在53.70%-63.04%,具有铁转运蛋白典型的功能结构特征,即N端含有1个信号肽、氨基酸序列上具有完整的ZIP家族功能结构域(Pfam:Zip)和7个跨膜结构域(TMs)。苋菜IRT1蛋白还具有1个COGO428超级家族(转运二价金属离子功能)、2个蛋白激酶C磷酸化位点和2个酪蛋白II磷酸化位点。低铁胁迫时苋菜根中IRT1基因表达量增加,加镉处理没有改变IRT1基因表达量。因此,推断苋菜IRT1基因是ZIP家族的一员,具有转运二价金属离子功能,将基因在GenBank中注册,序列号为:GU363501,命名为AmIRT1。

萝卜铁转运蛋白基因RsIRT1分子特征分析

运用PCR和RT-PCR技术从萝卜中克隆出RsIRT1基因,其cDNA包含一个长度为1 038 bp的开放阅读框,编码345个氨基酸,蛋白质相对分子质量为36.37×103。TMHMM Server v2.0分析RsIRT1蛋白有8个跨膜结构域,推测为一种膜蛋白;蛋白序列同源分析表明,萝卜RsIRT1(AFJ05595)与拟南芥AtIRT1(XP-002869968)、遏蓝菜TcIRT1-P(CAL25151)的遗传距离最近。半定量RT-PCR表达分析表明,正常铁营养时RsIRT1基因在萝卜花瓣、花蕾、叶片和根中均不表达,缺铁胁迫及缺铁加镉(100 mg·L-1)胁迫下表达,且缺铁加镉胁迫下,叶片和根中RsIRT1的表达量均高于缺铁胁迫。研究结果表明RsIRT1基因受外源缺铁和镉胁迫所诱导,RsIRT1参与金属铁和镉的吸收和转运过程。