黄连NRAMP5基因的克隆与生物信息学分析

目的获得并分析黄连(Coptis chinensis Franch.)中自然抗性相关巨噬细胞蛋白(Natural Resistance-Associated Macrophage Protein,NRAMP)的编码基因。方法 根据黄连基因组测序结果中的NRAMP基因序列设计特异性引物,经PCR扩增得到黄连NRAMP5编码序列,进行TA克隆、测序及生物信息学分析。结果 得到黄连NRAMP5 cDNA序列,全长1611bp,编码536个氨基酸,通过与Genbank上的其他蛋白序列比对,将其命名为CcNRAMP5;序列分析表明黄连NRAMP5基因编码的氨基酸序列包含一个典型的NRAMP结构域(PF01566),是一种拥有11个跨膜结构域,亚细胞定位于质膜处的膜蛋白,具有疏水性强的特点。二级结构中肽链构象主要包括α-螺旋与无规则卷曲两部分;三级结构模型具有葡萄球菌锰转运突变体(MntH)的晶体结构。通过系统进化关系分析推测其可能具有二价金属离子转运功能。结论 首次通过克隆得到黄连NRAMP5基因,并运用生物信息学方法对其理化性质、结构特征等进行了分析预测,这些结果将为黄连NRAMP5基因的功能研究以及其对镉转运的调控机制提供理论依据。

两类水稻Nramp5基因突变体衍生系在镉污染稻田中糙米镉锰积累特征分析

以来源于珞红4A的Nramp5基因缺失突变型、来源于lcd1的Nramp5基因点突变型及缺失与点突变的杂合体为材料,比较在有效镉(Cd)含量为0.58 mg/kg(pH值5.3)的中度污染稻田种植条件下不同突变类型和遗传背景材料的糙米Cd和锰(Mn)含量。结果表明,遗传背景不影响由Nramp5基因缺失或点突变所赋予的糙米Cd和Mn低积累特性;Nramp5基因缺失突变与点突变的杂合体的糙米Cd含量为0.082mg/kg,显著低于含野生型Nramp5基因的对照品种9311(2.345 mg/kg),且与Nramp5基因缺失或点突变的纯合体相比,Cd含量和Mn含量均无显著差异;Nramp5基因缺失纯合体、点突变纯合体及缺失与点突变杂合体的糙米Cd含量均符合国家食品安全标准(≤0.2 mg/kg)。因此,来源于珞红4A的Nramp5基因缺失突变的亲本与来源于lcd1的Nramp5基因点突变的亲本配组,其杂交种仍然具有糙米Cd低积累特征,本研究为杂交水稻低镉积累分子育种提供了重要参考数据。