甜菜氮代谢相关蛋白BvAMT3-3基因的克隆及生物信息学分析

AMT蛋白是一类铵转运蛋白,参与植物对铵态氮的吸收和运输,在植物生长发育、代谢以及胁迫应答等过程中起着重要作用。为进一步探究BvAMT3-3基因(XM_010669058)在甜菜中应答氮胁迫的分子机制,通过RT-PCR方法在甜菜体内克隆获得了Beta vulgaris ammonium transporter 3-3(BvAMT3-3)基因的全长序列。该基因CDS全长为1427 bp,分子量和等电点分别约为51.055 kDa和8.98,编码了475个氨基酸,属于稳定蛋白。系统进化分析显示,BvAMT3-3与SoAMT3-1亲缘关系最近。BvAMT3-3蛋白二级结构中的α-螺旋占比最大,属于稳定蛋白。跨膜结构域和保守结构域分析显示,该蛋白具有11个跨膜结构域,是一种含有铵转运结构域的膜蛋白。亚细胞定位显示其位于内质网膜上的可能性较大,可知该蛋白具有一定的转运功能。qPCR分析表明,缺氮(N0)和低氮(N1.5)逆境都不同程度地诱导BvAMT3-3基因的表达,同时随着胁迫时间的推移,这种诱导更为显著,即使恢复生长,植株中该基因的表达量虽然较处理时有所降低,但仍维持在较高水平。研究结果为进一步深入了解甜菜AMTs基因在氮逆境胁迫中的分子机制和提高甜菜的氮素利用效率提供了理论依据。

甜菜BvMTP11基因在大肠杆菌中的镉耐受功能分析

为了研究甜菜BvMTP11基因(LOC104886952)在重金属Cd逆境胁迫过程中的分子功能,明确其在细胞重金属解毒中的作用,本研究将BvMTP11基因构建于E.coli原核表达载体pEASY-Blunt E1上,并将该重组质粒转化到大肠杆菌BL21中。SDS-PAGE电泳表明,通过1 mmol·L-1 IPTG的诱导,在大肠杆菌总蛋白46 kDa左右的位置上,获得了重组菌表达的his tag-BvMTP11的融合蛋白。当施加0.5 mmol·L-1的CdCl2重金属逆境胁迫后,对照菌的生长受到了较为严重的抑制。相反,过量表达BvMTP11蛋白的重组菌表现出了较好的生长状态,并且其体内的镉离子含量也要远低于对照菌。这说明,甜菜BvMTP11基因可以在一定程度上提高E.coli对Cd2+的耐受性,并有可能通过对Cd2+的转运和富集来解毒重金属对细胞的伤害。研究结果也进一步说明了甜菜BvMTP11在镉逆境胁迫分子机制中发挥着重要作用。