荞麦主要拒Na^＋部位及其Na^＋／H^＋逆向转运活性的研究

【目的】确定荞麦(Fagopyrum esculentum Moench)的主要拒Na+部位、质子泵和Na+/H+逆向转运活性与其拒Na+特性的关系。【方法】以耐盐荞麦品种川荞1号和盐敏感荞麦品种TQ-0808为试验材料,采用"压力室"法压取木质部汁液,测定各部位拒Na+能力;采用蔗糖密度梯度离心法分离细胞质膜和液泡膜,测定质子泵和Na+/H+逆向转运活性。【结果】盐敏感品种的主要拒Na+部位在根部,耐盐品种的主要拒Na+部位在根部和茎基部,耐盐品种整体拒Na+能力明显大于盐敏感品种;相同盐浓度处理下,耐盐品种质子泵和Na+/H+逆向转运活性明显大于盐敏感品种,说明耐盐品种主要拒Na+部位细胞的排Na+能力和Na+区隔化能力明显大于盐敏感品种。【结论】耐盐品种主要拒Na+部位Na+的区隔化在限制Na+向地上部运输中发挥了重要作用,是耐盐荞麦品种主要拒Na+部位拒Na+的主要方式。

紫花苜蓿Na^＋/H^＋逆向转运蛋白基因在拟南芥中表达提高转基因植株的耐盐性

以紫花苜蓿(Medicago sativa)为材料,利用反转录PCR方法分离了NHX1全长cDNA(命名为MsNHX1)。Southern杂交结果表明,在紫花苜蓿中存在一个小的液泡型Na+/H+逆向转运蛋白基因家族。序列分析表明,该基因所编码的蛋白与拟南芥、水稻和棉花中液泡型Na+/H+逆向转运蛋白具有较高的同源性。在洋葱表皮细胞中瞬时表达MsNHX1-GFP融合基因的结果表明,MsNHX1定位在液泡膜上。Northern杂交发现该基因的表达受高浓度NaCl诱导。MsNHX1在盐敏感酵母突变体中表达可以提高转化子对NaCl的耐受性,说明MsNHX1具有转运Na+的功能。在拟南芥中表达MsNHX1能显著提高植株耐受盐胁迫的能力;而且在受到盐胁迫时,转基因植株比野生型的渗透调节能力更强,生物膜受破坏程度降低,光合能力增强。以上研究结果表明MsNHX1是一个液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白,在植物耐受盐胁迫过程中起重要作用。

Na^+/H^+逆向转运蛋白和植物耐盐性

Na+ H+逆向转运蛋白对植物耐盐起着重要作用 ,它利用质膜H+ ATPase或液泡膜H+ ATPase及PPiase泵H+产生的驱动力把Na+排出细胞或在液泡中区隔化以消除Na+的毒害。主要讨论植物中Na+

一个新的水稻液泡膜Na^+/H^+逆向转运蛋白基因的克隆及表达特征

通过RT-PCR技术从水稻幼苗组织中克隆了一个新的Na+/H+逆向转运蛋白基因OsNHX2,它编码一条长544氨基酸的多肽。OsNHX2与水稻和拟南芥的液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白OsNHX1、AtNHX1氨基酸序列一致性分别为78%和77%。基因结构分析表明OsNHX2与OsNHX1具有类似的外显子和内含子构成,但不同于拟南芥AtNHX1,表明OsNHX2与OsNHX1可能起源于单双子叶植物分化后的水稻染色体复制。半定量RT-PCR方法检测了OsNHX2与OsNHX1在水稻耐盐品种韭菜青与盐敏感品种IR28的地上部与根部的表达。结果表明:耐盐品种韭菜青的OsNHX2与OsNHX1基因在盐胁迫下表达持续增强,而在盐敏感品种IR28的地上部,OsNHX2基因在盐胁迫处理后1h表达增强后立即减弱,根部的表达则基本不变,而IR28地上部与根部OsNHX1则在盐胁迫处理初期表达增强,随后即减弱。研究结果表明水稻两个液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因OsNHX2、OsNHX1在盐敏感程度不同的水稻品种中表达有所不同,液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因的转录调控可能是决定水稻耐盐能力的一个重要因素。

中间偃麦草Na^+/H^+逆向转运蛋白的分子克隆及生物信息学分析

根据小麦液泡膜Na+/H+逆转运蛋白基因TaNHX1的全长序列设计引物,通过RT-PCR直接扩增的方法从中间偃麦草(Elytrigia intermedia)中克隆到了TaNHX1的同源基因,命名为TiNHX1(Acession Numeber:EF409418)。TiNHX1最大开放阅读框为1 641 bp,编码含有546个氨基酸残基、分子量为59.8 kDa的蛋白,预测等电点8.0。TiNHX1含有38个碱性氨基酸,36个酸性氨基酸,256个疏水氨基酸及129个极性氨基酸。二级结构预测表明该蛋白含约44%的α-螺旋、21%的β-折叠、4%的β-转角和29%的不规则卷曲。亲疏水性分析显示,TiNHX1含有12个连续的疏水片断,其中10个可能构成穿膜螺旋。序列分析显示,TiNHX1与小麦(Triticum aestivum)、长穗偃麦草(Elytrigia elongate)、水稻(Oryza sativa)、小盐芥(Thellungiella halophila)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)等植物的液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白高度同源,序列相似性分别为97%、96%、85%、68%、67%。序列比对结果以及进化树分析均表明TiNHX1应为定位于中间偃麦草液胞膜上的Na+/H+逆向转运蛋白。

Na^+/H^+逆向转运蛋白及其与植物耐盐性的关系

在概述了Na+ /H+ 逆向转运蛋白的分子组成、生化性质、生理功能的基础上 ,介绍了此种蛋白对盐胁迫的响应及其与耐盐性的关系 ,并对有关Na+ /H+

Na^+/H^+逆向转运蛋白与植物耐盐性关系研究进展

Na+/H+逆向转运蛋白与植物的耐盐性有密切的关系。在高等植物体内,主要存在两种Na+/H+逆向转运蛋白,分别为位于细胞质膜上的逆向转运蛋白SOS1,以及存在于液泡膜上的AtNHX1。质膜Na+/H+逆向转运蛋白主要负责Na+的外排,液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白主要负责把Na+区隔化入液泡。过量表达质膜Na+/H+逆向转运蛋白SOS1或液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白AtNHX1能够明显提高植物的耐盐性。对植物中Na+/H+逆向转运蛋白及其与植物耐盐性之间的关系最新研究进展作一概述。

NaCl胁迫下拟南芥Na^+/H^+逆向转运蛋白基因(AtNHX1)的克隆及序列分析

以NaCl胁迫处理的拟南芥幼苗叶片为材料,用TRIzol一步法RNA提取试剂盒抽提总RNA,通过RT-PCR方法和DNA序列测定,证实获得了拟南芥Na+/H+逆向转运蛋白基因(AtNHX1)的cDNA克隆。该cDNA全长1 617 bp,包括538个氨基酸编码区和1个终止密码,具有多个物种Na+/H+逆向转运蛋白基因的高度保守序列氨氯砒嗪脒(amiloride)的结合位点(LFFIYLLPPI)。序列同源性分析结果显示,该cDNA片段与原序列的同源性高达99.75%,与同科芸薹属油菜的同源性为89.00%,但与不同科植物的同源性较低,仅为60%~70%,表明该基因在进化上存在多样性,但它们都具有氨氯砒嗪脒结合位点,对Na+具有高度专一性,对植物的耐盐性起着重要作用。

液泡膜Na^＋／H^＋逆向转运蛋白与植物耐盐性

土壤盐碱化作为一种主要的非生物胁迫因子严重影响着世界范围内的农业生产。植物抵御盐胁迫的有效策略之一是将细胞质中过多的Na+区隔化在液泡,这一过程是由液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白完成的。本文概述了植物液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白的分子结构、功能、表达调控及其与植物耐盐性的关系等方面的研究进展,并对未来几年该蛋白的主要研究方向作了分析和展望。

刺槐Na^+/H^+逆向转运蛋白RpNHX1基因的分离和生物信息学分析(英文)

盐分胁迫严重影响植物生长和产量。为了研究木本植物对盐分的适应性,利用5'RACE技术,从刺槐中克隆得到液泡Na^+/H^+逆向转运蛋白基因RpNHX1。该基因长度为2281 bp,含有一个开放阅读框,编码535氨基酸残基组成的蛋白,该蛋白序列与大豆GmNHX1和拟南芥AtNHX1相似,氨基酸的同源性分别达85%和69%,RpNHX1属于NHX亚族的NHX-I分枝。用生物信息学的方法预测RpNHX1具有所有Na^+/H^+逆向转运蛋白共同的结构特点,即含有疏水的N末端,10个跨膜螺旋区域和一个具有调节功能的C端亲水区域,其中氨氯吡嗪咪敏感基序和CaM结合域也是保守的。在4和5的螺旋区域之间,存在有一串带负电荷氨基酸,显示出有规律的排列模式,这些模式在生物界中的Na^+/H^+转运蛋白中是保守的。结合亲疏水资料,我们认为Na^+/H^+转运通道结构可能存在于这一区域。另外,也分析了RpNHX1可能的糖基化、酰基化和磷酸化位点。从这些数据中可以看出,RpNHX1可能在细胞中起到Na^+区隔化作用。

植物Na^+/H^+逆向转运蛋白与植物耐盐性的研究进展

植物通过外排Na+和液泡区隔化Na+来减少Na+的毒害,这一过程由Na+/H+逆向转运蛋白来完成。通过概述植物Na+/H+逆向转运蛋白的基本特征、与植物耐盐性的关系及其分子生物学研究现状,为阐明植物复杂的盐胁迫机理和利用基因工程手段提高植物耐盐性奠定了基础。

RLM-RACE法扩增獐茅液泡膜Na^+/H^+逆向转运蛋白基因5′-cDNA末端序列

根据已获得的盐生植物獐茅(Aeluropus littoralisvar.sinensisDebeaux)液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白(Na+/H+antiporter)基因部分cDNA片段,设计2条特异引物(GSP1、GSP2),采用RLM-RACE(RNA ligase-medi-ated rapid amplification of 5′and 3′cDNA ends)法获得了其5-′cDNA末端序列,并找出了转录起始位点。该片段长816 bp,与芦苇液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因序列同源性最高达91%,与拟南芥、盐角草、水稻、大麦、小麦的同源性分别为81%、82%、86%、87%和81%,为该基因全长的克隆及启动子的研究奠定了基础。与其它测定基因转录起始位点的方法相比,RLM-RACE方法更快捷、简便、准确。

拟南芥液泡膜Na^+/H^+逆向转运蛋白研究进展

盐分是植物生长发育的主要限制因素之一,而离子在胞内区室之间的选择性运动对提高植物耐盐性是至关重要的。来自于拟南芥(Arabidopsis thaliana)的AtNHX1基因可编码Na+/H+逆向转运蛋白,而Na+/H+逆向转运蛋白AtNHX1可将细胞质中多余的Na+排进液泡来消除Na+的毒害,维持细胞的渗透平衡,提高植物的耐盐性。简要综述了AtNHX1基因及Na+/H+逆向转运蛋白AtNHX1的特征,AtNHX1的耐盐机制以及植物耐盐基因工程改良等方面的研究进展。

盐胁迫下植物Na^+/H^+逆向转运蛋白研究进展

盐胁迫下Na+使植物体内的离子平衡受到破坏,为了维持细胞的渗透平衡,植物主要通过Na+/H+逆向转运蛋白外排Na+和液泡区隔化Na+来减少Na+的毒害,提高自身的耐盐性。对植物Na+/H+逆向转运蛋白的基本特征、与植物耐盐性的关系以及分子生物学研究等方面进行了概述,并对今后的研究方向进行了展望。

拟南芥液泡膜Na^+/H^+逆向转运蛋白的研究进展

拟南芥液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白是由AtNHX1基因编码的一个在盐胁迫中起重要作用的蛋白。本文综述了AtNHX1的基本结构、功能及作用机制,展望其作为有效植物耐盐基因的前景,并对拟南芥液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因家族其他成员的研究,也做了相应的概括。

植物耐盐机制中的Na^+/H^+逆向转运蛋白

Na^+/H^+逆向转运蛋白对植物耐盐起着重要作用,它利用质膜H^+-ATPase或液泡膜H^+-ATPase及PPiase泵H^+-ATPase产生的驱动力把Na^+排出细胞或在液泡中区隔化以消除Na^+的毒害。本文主要综述植物中Na^+/H^+逆向转运蛋白研究在分子水平的最新进展。

星星草质膜型Na^+/H^+逆向转运蛋白基因的克隆和特性分析

用RT-PCR及RACE方法从盐生植物星星草中分离了Na^+/H^+逆向转运蛋白基因的cDNA(PtSOS1,GenBank登录号EF440291),PtSOS1的cDNA长度为3 775 bp,5′非翻译区为69 bp,3′非翻译区为292 bp,开放阅读框为3 414 bp,编码1137个氨基酸。氨基酸同源性分析表明,PtSOS1与小麦、水稻和拟南芥质膜型Na^+/H^+逆向转运蛋白的一致性分别为88%、79%和66%。预测分析表明,PtSOS1具有11个跨膜结构区域,基因组DNA的Southern分析表明PtSOS1是单拷贝基因。半定量RT-PCR结果显示,PtSOS1的mRNA受盐胁迫上调表达,暗示PtSOS1可能在星星草较强的抗盐碱能力中起作用。

NaCl胁迫对胡麻种子萌发、幼苗生长及Na^+/H^+逆向转运蛋白基因表达的影响

为研究胡麻种子萌发和幼苗生长期对不同浓度NaCl胁迫的响应情况,以胡麻品种定亚17号为材料,研究了0、50、100、150、200mmol/L NaCl胁迫下胡麻种子萌发及幼苗生长情况。结果表明:随着NaCl浓度的增加,胡麻种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数均呈现逐渐下降的趋势,而幼苗的株高、根长、地上部和根部的鲜重和干重则呈现先升高后下降的趋势,在50mmol/L NaCl胁迫下高于对照,NaCl浓度高于100mmol/L时逐渐下降。NHX基因在叶片和根中均有表达,表达量均与NaCl浓度正相关,且根部受诱导程度高于叶片。

玉米Na^+/H^+逆向转运蛋白基因ZmSOS1的克隆与鉴定(摘要)(英文)

[目的]研究玉米Na^+/H^+逆向转运蛋白基因ZmSOS1的克隆与鉴定,为研究该基因在玉米逆境信号转导与生长发育中的作用提供参考。[方法]采用电子克隆、RT-PCR、生物信息学方法,从玉米基因组中克隆1个质膜型Na^+/H^+逆向转运蛋白基因,并鉴定该基因编码产物的跨膜结构预测以及在盐胁迫下的表达模式等信息。电子克隆具体步骤:将水稻质膜型Na^+/H^+逆向转运蛋白OsSOS1的氨基酸序列作为种子序列输入GenBank,对玉米基因组数据库和EST数据库进行tBLASTN分析,结果检索到含有候选基因的基因组序列AC186524和1批高度相似的玉米EST。为确定候选基因的编码区,将上述EST序列进行拼接,并将拼接所得的contig通过BLASTN分析定位到基因组序列AC186524中。为获得完整的编码区序列,利用与contig间隔区相对应的水稻OsSOS1蛋白的氨基酸序列,进一步对玉米基因组序列进行tBLASTN分析;同时,结合GENSCAN软件的基因预测结果,最终确定了候选基因的编码区序列。最后,通过比较编码区序列和基因组序列,确定ZmSOS1基因的外显子和内含子结构。[结果]利用电子克隆方法,从玉米中克隆出1个质膜型Na^+/H^+逆向转运蛋白基因ZmSOS1(编码序列反向互补于AC186524中的78 964～96 731 bp处);ZmSOS1基因的开放阅读框长3 411 bp,编码1 136个氨基酸的蛋白。ZmSOS1蛋白的理论等电点pI=6.46,分子质量为126.2kDa,理论半衰期大于10 h,不稳定参数为41.74,属于不稳定蛋白。通过在线软件TMHMM2.0和TMPRED分析,发现ZmSOS1蛋白含有12个跨膜结构区,且有一个长的高度亲水性的羧基端尾巴,暗示质膜型Na^+/H^+逆向转运蛋白在进化上是较为保守的。ZmSOS1基因至少含有21个内含子,如果将ZmSOS1基因的结构分别与水稻、拟南芥和苔藓植物(Phycomitrella patens)的同源基因OsSOS1、AtSOS1、PpSOS1相比较,可以发现质膜型Na^+/H^+逆向转运蛋白基因编码区的结构是比较保守的且研究发现质膜型Na^+/H^+逆向转运蛋白基因在进化过程中很可能发生过内含子丢失事件;序列分析表明,ZmSOS1蛋白与拟南芥和水稻同源物AtSOS1、OsSOS1的氨基酸序列一致性分别为61%和82%,鉴于ZmSOS1的氨基酸序列与同源序列的多重比对,猜想质膜型Na^+/H^+逆向转运蛋白在进化过程中,N-端序列可能承受着较为严谨的净化选择压作用,而C-端序列所受净化选择压则相对松弛;RT-PCR分析表明,ZmSOS1基因的表达可以被盐胁迫诱导增强,表明其可能在玉米耐盐性上发挥功能。[结论]ZmSOS1基因可能参与玉米的渗透胁迫反应。