植物抗逆反应中水孔蛋白的表达调控研究

水孔蛋白(aquaporin,AQP)作为一种功能性跨膜输水蛋白,对植物体形成水选择性运输通道并实现水分的跨膜运输起到重要的作用.当植物处于盐、干旱、低温等逆境胁迫状态时,体内的水分平衡被打破,水孔蛋白在水分运输和胞内渗透压的调控等方面表现出重要作用.综述了植物抗逆反应中水孔蛋白表达调控的研究进展.     

植物蔗糖转运蛋白及其生理功能的研究进展

高等植物通过光合作用产生蔗糖,并以蔗糖形式将同化碳源分配到植物各组织器官中,蔗糖的跨膜转运需要蔗糖转运蛋白的参与。目前,已有研究表明蔗糖转运蛋白广泛存在于高等植物体内,主要在种子、花器、叶肉细胞、韧皮部和根等器官中发挥作用,而通过亚细胞定位可以发现,蔗糖转运蛋白主要定位在细胞的液泡膜及细胞质膜上。综述了国内外对蔗糖转运蛋白的发现、结构、分类、生理功能、功能验证及定位等方面的研究内容,分析了研究蔗糖转运蛋白的意义及目前存在的一些问题,旨为更好地理解蔗糖转运蛋白在植物体内的作用机制做铺垫。     

跨膜离子转运蛋白与植物耐盐的分子生物学

植物抵御盐害的主要方式是增加Na 的外排、减少Na 的吸入和Na 的区隔化,而Na 的跨膜运输主要由质膜和液泡膜上的离子转运蛋白完成。对质膜和液泡膜跨膜离子转运蛋白包括K /Na 离子转运蛋白,Na /H 逆向转运蛋白以及液泡膜H -PPase的分子生物学研究及应用进展进行了综述。     

水孔蛋白在细胞延长、盐胁迫和光合作用中的作用

水孔蛋白属于一个高度保守的、能够进行跨生物膜水分运输的通道蛋白MIP家族。水孔蛋白作为膜水通道,在控制细胞和组织的水含量中扮演重要角色。本研究的重点是属于PIP亚家族的GhPIP1;2和属于TIP亚家族的γTIP1在植物细胞延长中的作用。使用特异基因探针的Northern杂交和实时荧光PCR技术证明GhPIP1;2和GhγTIP1主要在棉花纤维延长过程中显著表达,且最高表达量在开花后5d。在细胞延长过程中,GhPIP1;2和GhγTIP1表达显著,表明它们在促使水流迅速进入液泡这一过程中扮演重要角色。而且也研究了盐胁迫植物中钙离子对水孔蛋白的影响。分别或一起用NaCl或CaCl2处理原生质体或细胞质膜。结果发现在盐胁迫条件下,水渗透率值在原生质体和质膜颗粒中都下降了,同时PIP1水孔蛋白的含量也下降了,表明NaCl对水孔蛋白的功能和含量有抑制作用。同时也观察了Ca2+的两种不同的作用。感知胁迫的胞质中游离钙离子浓度的增加可能导致水孔蛋白的关闭。而过剩的钙离子将导致水孔蛋白的上游调控。同时实验已经证明大麦的一类水孔蛋白-HvPIP2;1有更高的水和CO2转移率。本研究的目标是确定负责转运水和CO2的关键水孔蛋白...     

新疆盐生植物车前PmNHX1基因的克隆及生物信息学分析

盐分对植物的伤害主要是Na+引起的,而Na+/H+逆向运输蛋白催化Na+/H+逆向跨膜运输,从而使质膜上Na+运出细胞和液泡膜中的Na+区隔化。这是植物尤其是盐生植物抵御盐胁迫的主要方式之一。根据不同植物编码液泡膜逆向运输蛋白基因的保守序列,设计简并引物,采用RT-PCR和RACE技术,首次从新疆盐生植物车前（Plantago maritima）中克隆到Na+/H+逆向运输蛋白基因的cDNA全长2464 bp,命名为PmNHX1(GenBank登录号：EU233808),该基因编码区长为1 662bp,编码553个氨基酸,理论分子量为61.16kDa,等电点为7.22。数据分析结果显示,该蛋白质主要定位于液泡膜上,由12个序列保守的跨膜结构域组成,其中TM3跨膜结构域上存在“LFFIYLLPPI”-氨氯吡嗪咪结合域,并且该位点与Na+有竞争作用。PmNHX1逆向运输蛋白与其他植物逆向运输蛋白的氨基酸同源性为64％~80％。通过生物信息学方法对其理化性质和功能分析进行预测,这为进一步研究转耐盐基因PmNHX1及其功能鉴定奠定了基础。     

酿酒酵母GPCR蛋白Ste2亚细胞定位信号探索

G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor,GPCR)家族蛋白在细胞感受各种胞外信号过程中发挥重要作用。Ste2是酵母细胞中GPCR蛋白之一。大量文献报道了Ste2蛋白突变体对其功能和表达的影响,但关于Ste2亚细胞定位的研究相对较少。这项工作的目的在于确定Ste2亚细胞定位,探究Ste2不同跨膜域、胞内外环状结构域和N端、C端对其亚细胞定位的影响。构建了一系列结构域删除或替换突变体,通过荧光显微镜观察判断不同结构区域对Ste2亚细胞定位的影响,并通过与已知的细胞器标记蛋白共定位观察验证亚细胞定位判读结果。结果显示:野生型Ste2荧光信号出现在质膜和液泡内腔; C端缺失突变体荧光信号出现在质膜和内质网。在N端、C端、各环状结构域序列采用动物GPCR蛋白ORI7、OR17-40相应结构域替换的突变体中,C端替换导致液泡内腔信号消失,质膜信号强于野生型; N端和部分环状结构域替换不同程度减弱或消除了质膜定位,液泡腔内信号类似于野生型;部分突变体在胞内出现点状分布的荧光信号。由此推断:Ste2 N端,第一、第二胞外环状结构域和第三胞内环状结构域可能具有影响Ste2运输定位到质膜的功能;而C端则可能在Ste2离开细胞膜进入液泡的过程中发挥作用。初步确定了Ste2的不同结构区域对其定位的影响,为深入研究GPCR蛋白的亚细胞定位机制奠定基础。     

菜用大豆液泡膜内在蛋白(TIPs)基因鉴定及表达分析

TIPs(tonoplast intrinsic proteins)是一类定位于液泡膜或液泡形成体上的水通道蛋白,在植物响应逆境胁迫中发挥重要作用。本研究利用大豆基因组数据库,在全基因组水平鉴定到23个GmTIPs基因。染色体定位分析发现GmTIPs基因分布在大豆17条染色体上。蛋白多序列比对分析发现所有GmTIPs含有典型的6个保守的跨膜螺旋(TM1 to TM6)和2个保守的氨基酸元件NPA盒(Asp-Pro-Ala box)。蛋白特性分析发现GmTIPs的氨基酸数目在237~255之间,分子量在24.08~27.11k D之间,等电点在5.08~10.01之间。进化关系分析显示,大豆GmTIPs可划分为5个分支(TIP1,TIP2,TIP3,TIP4和TIP5),与拟南芥分类一致,且每个分支均含有这两个物种中的TIPs成员,暗示同一分支TIPs基因成员可能具有相似的基因功能。进一步利用q RT-PCR技术分析了5个GmTIPs候选基因对逆境胁迫(干旱和高盐)及激素信号(脱落酸ABA、乙烯前体ACC)的响应情况。结果显示,这些环境胁迫及外源激素均可以诱导GmTIPs基因在根和叶这两种组织中的上调或下调表达。其中,干旱和高盐两种胁迫诱导GmTIP2;6在根中上调表达最为明显。然而,干旱胁迫分别诱导GmTIP2;1、GmTIP2;2和GmTIP4;1在叶中显著上调表达。激素ACC处理诱导GmTIP2;2在根中明显上调表达。以上结果为进一步探讨GmTIPs基因的抗逆功能、分子机制及其在菜用大豆分子育种中的应用提供重要依据。     

植物水通道蛋白及其活性调节

水通道蛋白是对水专一的通道蛋白,普遍存在于动、植物及微生物中。研究表明高等植物的质膜和液泡膜上存在着丰富的水通道蛋白,其种类繁多,分布广泛,并具有一定的组织特异性。植物水通道蛋白的活性受到严格的调控,其调节方式主要有两种,分别为基因水平的表达调控和翻译后的修饰作用。     

植物水通道蛋白及其活性调节

水通道蛋白是对水专一的通道蛋白,普遍存在于动、植物及微生物中。研究表明高等植物的质膜和液泡膜上存在着丰富的水通道蛋白,其种类繁多,分布广泛,并具有一定的组织特异性。植物水通道蛋白的活性受到严格的调控,其调节方式主要有两种,分别为基因水平的表达调控和翻译后的修饰作用。     

植物钙吸收、转运及代谢的生理和分子机制

钙是植物必需的营养元素。酸性砂质土壤中含钙较少,导致在其土壤上生长的作物容易缺钙。另外由于果树果实、果菜类和包心叶菜类的蒸腾作用弱,导致果树和蔬菜普遍生理缺钙。根系维管束组织可能通过共质体和质外体两种途径进行钙素吸收,而果实则可通过非维管束组织直接吸收钙素。Ca2 通过Ca2 通道内流进入胞质,并通过Ca2 -ATPase和Ca2 /H 反向转运蛋白外流以保持胞质内低Ca2 浓度。为了应对植物发育和环境胁迫信号,Ca2 由质膜、液泡膜和内质网膜的Ca2 通道内流进入胞质,导致胞质Ca2 浓度迅速增加,产生钙瞬变和钙振荡,传递到钙信号靶蛋白,如钙调素、钙依赖型蛋白激酶及钙调磷酸酶B类蛋白,引起特异的生理生化反应。本文综述了植物钙素吸收、转运以及代谢研究的最新进展,包括植物对钙的需求和作物缺钙的原因,根系维管束组织及果实钙素吸收机理,Ca2 跨膜运输特性,钙的信使作用以及钙信号靶蛋白等方面内容。     

液泡膜苹果酸转运蛋白研究进展

液泡是植物细胞贮藏苹果酸重要的细胞器.苹果酸是三羧酸酸循环和乙醛酸循环的中介,是维持细胞渗透压与电荷平衡的关键代谢物,还参与调节植物气孔大小,故苹果酸在植物的生命活动中起着重要作用.液泡膜苹果酸转运蛋白直接或间接控制苹果酸进出液泡,介导液泡与细胞质问苹果酸的运输.液泡膜苹果酸转运蛋白属于钠连接的羧酸盐载体家族,本文重点介绍植物液泡膜苹果酸转运蛋白的性质和功能及其与植物细胞pH值动态平衡之间关系的研究进展.     

蔗糖膜运输系统与植物整体碳分配相关（综述）

蔗糖是光合作用的主要产物,作为碳同化的产物在植物体内进行分配。蔗糖的转运机制和效率通过减弱产物抑制来影响光合产率,通过控制源／库关系和生物量分配来调控植物活性。蔗糖在细胞质合成,或通过胞间连丝进行细胞问转运,或跨膜区域化,或外输入质外体被相邻细胞吸收。作为相对大极性的化合物,蔗糖的有效膜转运需要转运蛋白协助。跨液泡膜运输机制可能通过异化扩散、质子对向运输和同向运输;而跨质膜的运输则可能通过质子同向运输和异化扩散类似机制。近几十年仅在分子水平对质子同向运输进行了较为详尽的研究。这篇综述旨在综合介绍最近和过去关于蔗糖跨膜转运与植物整体碳分布机制。     

水通道蛋白研究动态

水通道蛋白是对水专一的通道蛋白,它普遍存在于动、植物及微生物中,不同水通道蛋白之间具有类似特征.哺乳动物中水通道蛋白主要分为六类,分布于水分代谢活跃的器官中;植物除了质膜上水通道蛋白外,液泡膜也存在着水通道蛋白,它们在植物生长,发育及胁迫适应中起着重要作用.目前有关水通道蛋白的详细的结构和功能信息主要来自对红细胞膜上水通道蛋白的研究,它由同源的四聚体组成,每个单体具有独立的水通道功能,四聚体在膜上分布具有不对称性,在膜内侧四聚体呈伸展状态,在膜外侧形成大的中心空腔.     

植物水通道蛋白的运输和调节

水通道蛋白是细胞间和细胞内水分运输的主要通道,其运输和调控对于植物细胞的水分稳态和胁迫响应具有重要作用。本文综述了水通道蛋白运输的分子机制以及结构修饰、门控、膜转运和异源四聚体等调节机制。     

水通道蛋白在细胞中的调控

水通道蛋白是一个具有跨膜运输水分子功能的蛋白家族．其功能受到细胞精细调控,以维持细胞正常的生理状态,水通道蛋白异常将导致相关疾病的发生。重点介绍水通道蛋白在细胞中的调控机理。     

植物水孔蛋白的功能和调控

植物水孔蛋白是属于MIP家族的一组跨膜蛋白,介导细胞与介质之间快速的水分运输,是水进出细胞的主要途径。水孔蛋白在植物种子萌发、细胞仲长、气孔运动和逆境应答等过程中调节水分跨膜快速流动。本文就水孔蛋白的结构、分类、定位、基因表达调控及其功能的研究进展作介绍。     

植物钙吸收、转运及代谢的生理和分子机制

钙是植物必需的营养元素。酸性砂质土壤中含钙较少, 导致在其土壤上生长的作物容易缺钙。另外由于果树果实、果菜类和包心叶菜类的蒸腾作用弱, 导致果树和蔬菜普遍生理缺钙。根系维管束组织可能通过共质体和质外体两种途径进行钙素吸收, 而果实则可通过非维管束组织直接吸收钙素。Ca2+通过Ca2+通道内流进入胞质, 并通过Ca2+-ATPase 和Ca2+/H+反向转运蛋白外流以保持胞质内低Ca2+浓度。为了应对植物发育和环境胁迫信号, Ca2+由质膜、液泡膜和内质网膜的Ca2+通道内流进入胞质, 导致胞质Ca2+浓度迅速增加, 产生钙瞬变和钙振荡, 传递到钙信号靶蛋白, 如钙调素、钙依赖型蛋白激酶及钙调磷酸酶B类蛋白, 引起特异的生理生化反应。本文综述了植物钙素吸收、转运以及代谢研究的最新进展, 包括植物对钙的需求和作物缺钙的原因, 根系维管束组织及果实钙素吸收机理, Ca2+跨膜运输特性, 钙的信使作用以及钙信号靶蛋白等方面内容。     

水通道蛋白的基本结构与特异性通透机理

水通道蛋白是一个具有跨膜运输水分子功能的蛋白家族。从1988年Agre等发现水通道蛋白起,目前在不同物种中已经发现了200余种水通道蛋白,其中存在哺乳动物体内的有13种。概述了水通道蛋白的结构、组织特异性分布及特异性通透机理。     

液泡膜水通道蛋白γ—TIP表达载体的构建及其抗体的制备

利用PCR技术,从拟南芥（Arabidopsisthaliana（L．）Heynh．）液泡膜水通道蛋白γ－TIP的cDNA中扩增了含水通道特异保守区的205bp片段,并将其构入pGEX－KG原核表达载体。酶切、测序分析表明构建的重组质粒pGEX-TIP结构正确。0．4mmol/L的IPTG可诱导表达分子量为32kD融合蛋白GST-TIP,表达蛋白以包涵体形式存在,约占菌体总蛋白的50％。实验用SDS-PAGE制备电泳从菌体的超声裂解液中纯化了GST-TIP融合蛋白,以此融合蛋白为抗原制备了高质量的液泡膜水通道蛋白的抗体,为研究水通道蛋白在组织中的定位及生理功能提供了有用的蛋白探针。     

水通道蛋白

水通道蛋白 (aquaporin,AQP)是对水专一的通道蛋白 ,普遍存在于动、植物及微生物中。它所介导的自由水快速被动的跨生物膜转运 ,是水进出细胞的主要途径。1　水通道蛋白的发现长期以来 ,普遍认为细胞内外的水分子是以简单的跨膜扩散方式来透过脂双层膜。后来由于在生物物理学研究中发现红细胞及近端肾小管对渗透压改变引起的水的通透性很高 ,很难单纯以弥散来解释。因此 ,一些学者推测水的跨膜转运除了简单扩散外 ,还存在某种特殊的机制 ,并提出了水通道的概念。1988年 ,Agre等在鉴定人类 Rh血型抗原时 ,偶然在红细胞膜上发现了 1种新的 2…