茶树硝酸盐转运蛋白基因的克隆和表达分析

硝酸盐转运蛋白（NRT）是植物吸收和利用硝态氮的一种关键蛋白。运用RACE技术从茶树中扩增出NRT基因的cDNA,并利用实时荧光定量PCR检测了CsNRT基因在不同茶树器官与品种之间的差异表达。结果表明：CsNRT基因的cDNA全长2 061 bp,开放阅读框为1 818 bp,编码含由605个氨基酸组成的蛋白质,GenBank登录号为KJ160503,属于NRT2基因家族。CsNRT为组成型基因,对不同处理的水培茶苗进行定量表达分析显示,该基因在根、茎、叶中都有表达,其中在根部的表达水平最高,1.0 mmol·L-1的NO3-可诱导其表达量上升7.53倍。不同茶树品种中CsNRT基因的表达也有较大差异,‘龙井长叶’和‘凫早2号’的表达量较高,前者强烈响应0.5和1.0 mmol·L-1 NO3-的诱导,后者的响应浓度为1.0和2.0mmol·L-1,而‘舒茶早’在各浓度下的表达差异不明显。     

高等植物硝酸盐转运蛋白的功能及其调控机制

硝酸盐是植物从土壤中吸收的重要无机氮素形态。植物为适应含有不同浓度NO3-的土壤环境,进化出了高亲和硝酸盐转运系统(HATS)和低亲和硝酸盐转运系统(LATS),两个基因家族NRT1和NRT2家族分别参与了LATS和HATS的NO3-的吸收和转运。近年来,随着分子生物学技术和植物基因组学的快速发展,研究人员克隆出了大量参与硝酸盐吸收和转运的基因,并对这些基因的功能进行了深入研究,逐渐形成了复杂的硝酸盐调控网络。综述了植物中硝酸盐转运蛋白基因的克隆、表达及调控,并对进一步的研究作了展望,这些结果对于理解植物硝酸盐吸收的调控机制具有重要作用。     

水稻磷酸盐转运蛋白基因的克隆、表达及功能分析

以水稻叶片为材料, 设计一对特异引物, 获得了编码磷酸盐转运蛋白基因OsPT6:1. 聚类和氨基酸保守位点分析指出该基因可能为水稻高亲和力磷酸盐转运蛋白编码基因. 原位杂交与RT-PCR表达结果确定此基因在根与叶片中均表达, 尤以低磷诱导下叶片的叶肉细胞表达量最高. 同源重组表明该基因的表达可以提高毕氏酵母对磷素的吸收效率, 同时其基因的导入可以使高亲和力磷酸盐转运蛋白缺失的酵母突变体的磷素吸收功能得以恢复. 以上结果表明, OsPT6:1为水稻高亲和力磷酸盐转运蛋白的编码基因.     

抗盐胡杨Na+/H+逆向转运蛋白基因PeNhaD1的功能

将胡杨Na /H 逆向转运蛋白基因PeNhaD1,分别转入对盐敏感的缺失质膜和缺失液泡膜Na /H 逆向转运蛋白基因的酵母突变菌株ANT3和GX1中。结果表明,在pH6.0、Na 浓度为80mmol/L(固体培养基)或400mmol/L(液体培养基)的条件下,转化具有目的基因的酵母ANT3具有更高的耐盐性,而将目的基因转化到突变株GX1时,却不能提高其耐盐性。实验结果说明PeNhaD1可能是通过编码质膜Na /H 逆向转运蛋白而提高酵母的耐盐性的,推测其在胡杨耐盐机制中的作用可能是提高拒盐性。     

雪里蕻非特异脂质转运蛋白基因的克隆与分析

非特异脂质转运蛋白是植物生命活动中一类重要的活性蛋白,这类蛋白在植物的抗性和防御中行使着重要的功能。近年来研究发现这类蛋白还与植物的有性生殖密切相关。通过已得到的普通白菜的脂质转运蛋白基因BcMF15的核苷酸序列,在其基因全长两侧设计引物,从雪里蕻中克隆得到该类活性蛋白基因,命名为BjLTP (登陆号: EU082009)。该基因全长650bp,不含内含子。不同组织的表达特征分析发现,BjLTP在雪里蕻的花蕾、开放的花中特异表达,推测BjLTP可能与花粉的发育有关。蛋白质特征预测及蛋白序列结构分析发现BjLTP是一个跨膜蛋白,具有显著的疏水区。序列同源比对表明该基因与白花芥蓝、拟南芥等的脂质转运蛋白基因有很高的相似性,证明BjLTP是LTP家族的成员之一。     

拟南芥AtMGT3基因转运功能研究

对拟南芥AtMGT3基因的M矿转运功能进行了初步研究．AtMG73转录本的半定量分析表明。AtMG73在根、茎、叶、花、角果中均有表达,但在花中表达量最高,根中最少．MM281功能互补和液体生长曲线结果表明：At-MGT3功能互补细菌Mg^2＋转运突变株,具有Mg^2＋转运能力;AtMGT3介导Mg^2＋的低亲和性吸收,是一个低亲和性Mg^2＋转运蛋白;AtMGT3可能还能转运Fe^2＋,但转运Fe^2＋浓度超出了正常的生理浓度．在正常生理条件下．AtMGT3的主要生理功能是作为Mg2＋转运蛋白起作用．     

大麦黄矮病毒GAV株系外壳蛋白基因的克隆和序列分析

The Barley yellow dwarf virus (BYDV) GAV isolate was preserved at the Institute of Plant Protection of the Chinese Academy of Agricultural Sciences. The cDNA of BYDV GAV coat protein (CP) gene was amplified from the extracted RNA of BYDV GAV by using the polymerase chain reaction (PCR), and cloned into pGEM-7zf(+). Its complete nucleotide sequence has been determined by means of Sanger's dideoxy-mediated chain-termination method. The result showed that BYDV GAV CP gene has 600nt. It shares 97.5% and 96.5% identity with CP gene of BYDV MAV-PS1 in terms of nucleotide and amino acid sequences respectively.     

胆固醇酯转运蛋白的基因多态性

胆固醇酯转运蛋白（cholesteryl ester transfer protein,CETP）通过介导胆固醇酯在高密度脂蛋白和富含载脂蛋白B的脂蛋白之间的交换,在胆固醇逆向转运过程中起着关键的作用。流行病学研究资料已经阐明CETP基因多态同血浆CETP浓度和脂蛋白水平相关联,因而CETP基因被认为是冠心病（coronary heart disease,CHD）的易感基因之一。本文重点阐述CETP基因单核苷酸多态与脂蛋白代谢及临床疾病易感性关系的最新研究进展。     

小麦丛矮病毒NS蛋白基因的克隆及序列分析

利用与Ｎ蛋白ｍＲＮＡ３＇末端顺序相同的２０寡聚核苷酸引物,通过点杂交、限制性内切酶分析从小麦丛矮病毒（ＷＲＳＶ）ｃＤＮＡ文库中筛选到编码Ｎ蛋白基因下游顺序的ｃＤＮＡ克隆。序列分析表明,该ｃＤＮＡ片段含有一编码的４０ｋＤ蛋白的开放读框。将该读框的全长ｃＤＮＡ经ＰＣＲ扩增后,克隆到ｐＧＥＸ－３Ｘ上,在大肠杆菌ＤＥ３中用ＩＰＴＧ诱导表达,经蛋白质印迹鉴定,该基因为小麦丛矮病毒ＮＳ蛋白基因。     

马铃薯硝态氮转运蛋白基因的克隆及表达分析

该研究以马铃薯双单倍体‘DM’为材料,克隆到高亲和性硝态氮转运蛋白基因StNRT2.1的全长cDNA(JGI登录号PGSC0003DMT400002924),并对其进行表达模式和生物信息学分析,为深入探索StNRT2.1基因的生物学功能以及提高马铃薯对氮素的利用效率奠定理论基础。结果表明:(1)通过同源克隆与PCR扩增获得StNRT2.1基因cDNA全长片段,并构建pCEGFP-StNRT2.1表达载体;测序结果显示其实际所编码的蛋白质序列与数据库中目的基因蛋白质序列完全一致,表明成功克隆到StNRT2.1基因且未出现错义突变。(2)StNRT2.1基因位于马铃薯第11号染色体,cDNA序列全长1 593 bp,编码530个氨基酸,预测蛋白相对分子质量约为57.60 kD,理论等电点为9.36。(3)生物信息学分析显示,StNRT2.1由20种氨基酸组成,其中甘氨酸(Gly)所占比例最多,达到10.8%,并且主要由228个α-螺旋、27个β-折叠、87个延伸链和188个无规则卷曲构成;StNRT2.1存在功能保守结构MFS_1(PF07690)和12个跨膜螺旋结构域,且N端和C端均位于细胞膜内; StNRT2.1位于质膜上且不具有信号肽,可能为非分泌型膜蛋白。(4)以氮充足(7.5 mmol/L)水平作为对照,马铃薯幼苗经无氮(0 mmol/L)和低氮(0.75 mmol/L)处理3周后呈现出叶片发黄及植株矮化等明显表型差异。(5)qRT-PCR结果显示,在无氮条件下,马铃薯根组织中StNRT2.1基因表达量升高3.98倍,说明StNRT2.1可能为诱导型高亲和转运蛋白。     

地中海拟无枝菌酸菌U-32硝酸还原酶的基因克隆

Southern杂交分析表明在地中海拟无枝菌酸菌U-32染色体DNA和黑曲霉niaD(硝酸还原酶基因)之间存在着明显的同源性。利用异源niaD探针从地中海拟无枝菌酸菌U-32基因文库中筛选得到一个能与niaD杂交的5.0kb的PstⅠ片段。该片段经同位素标记后能与地中海拟无枝菌酸菌U-32染色体上一个相同的PstⅠ片段杂交,位于这一片段上的2.1kb SmaⅠ-EcoR Ⅴ片段只能与以硝酸盐为唯一氮源的总RNA杂交,而不能与相同条件下以铵盐为唯一氮源的总RNA杂交,这些结果表明,所克隆到的5.0kb PstⅠDNA片段含有地中海拟无枝菌酸菌U-32的硝酸还原酶基因。这是好氧细菌硝酸还原酶基因克隆的首次报道。由该酶蛋白分子量推测,其结构基因大小在1.5kb左右,进一步的杂交分析发现在5.0kb的PstⅠ片段中含有完整的NR基因。用20种限制酶对重组质粒pJL1进行了限制酶酶谱的构建,发现有10种酶在pJL1外源片段上无切点,6种酶为单切点,EcoRⅠ与SmaⅠ各有两个切点。     

小麦NO3-转运蛋白基因TaNRT2.3的克隆和表达分析

用RT-PCR和RACE技术在NO3-诱导处理的小麦(Triticum aestivum L.)根中克隆到一个硝酸根转运蛋白基因的cDNA,命名为TaNRT2.3(GenBank登录号AY053452).序列分析表明,TaNRT2.3全长1 744 bp,其中含有1 521bp的ORF,编码507个氨基酸,具有12个跨膜区,属于MFS超基因家族中的NNP家族.TaNRT2.3与其他植物中已知的NRT2具有很高的同源性.Northern杂交表明:TaNRT2具有在根中表达的组织特异性,而在叶中未检测到.TaNRT2的表达受NO3-诱导,在含NH4 介质中不表达.NO3-在低浓度(5～200μmol/L)和高浓度(2.0 mmol/L)时均起作用.通过研究小麦在0.2 mmol/LNO3-条件下TaNRT2的表达水平及对NO3-的吸收效率,表明TaNRT2在小麦高效吸收NO3-方面起着重要的作用.分根实验表明植物中N循环本身可以作为吸收N的调节信号.     

促葡萄糖转运蛋白基因家族的分子进化研究

葡萄糖转运蛋白是一个在结构上相似功能上不同的多基因家族（ＧＬＵＴ１－ＧＬＵＴ５）。由于这一组蛋白和体内的葡萄糖利用有关,因此被认为是糖尿病胰岛素抵抗（抗性）的一个候选基因。本文比较了不同种生物这一基因家族的氨基酸和核苷酸顺序;推测了亲水性和疏水性分布;计算了蛋白质和核苷酸的进化距离,并在此基础上构建了分子进化树。研究表明：这一基因家族具有高度的同源性、极为相似的亲水性和疏水性分布以及结构的对称性。提示这一基因家族起源于一个共同的祖先并可能通过基因的重复而形成。这一进化机制可能有利于氨基酸结构的稳定及抵抗突变的作用。由于邻元法构建的进化树其分支长度存在差异,提示在这一基因家族的进化过程中,各分支上的进化速率并不相同。蛋白质进化距离和核苷酸进化距离所构建进化树的差异提示了在基因组中可能存在隐匿替换。两种方法构建的进化树都提示了ＧＬＵＴ１、３、４在结构和功能上要更为保守。     

硝酸盐对硝酸还原酶活性的诱导及硝酸还原酶基因的克隆

硝酸盐在植物体内的积累过多已成为影响蔬菜品质并影响人类健康的重要因素。硝酸还原酶（NR）是硝酸盐代谢中的关键酶,提高其活性有利于硝酸盐的降解。为了解植物不同组织中NR的活性,用活体测定法检测了经50mmol/L的KNO₃诱导不同时间后的油菜、豌豆和番茄幼苗根茎叶中NR活性,同时为了明确外源诱导剂浓度与植物体内NR活性的关系,检测了经不同浓度KNO₃诱导2h后的矮脚黄、抗热605、小白菜和番茄叶片中的NRA。结果表明,不同植物组织NR活性有很大差异,叶中NR活性较高,根其次,茎最低;不同植物的NR活性随诱导时间呈不同的变化趋势,相同植物不同组织的NR活性变化趋势相似;不同植物叶片NRA为最高时KNO₃浓度不同。用30mmol/L的KNO3诱导番茄苗2h后,从番茄根和叶中提取总RNA,用RT-PCR方法获得NR cDNA,全长2736bp,编码911个氨基酸。为进一步利用该基因提高植物对硝酸盐的降解能力打下基础。     

玉米ZmCLCa基因克隆及其对氮素吸收的功能验证

提高玉米的氮素吸收效率具有重要的意义。鉴于CLC蛋白家族具有运输NO-3的特性,本研究通过同源克隆的方法,克隆了玉米CLC家族基因Zm CLCa。该基因所编码的蛋白含有一个电压门控的氯离子通道(chloride channel)结构域,亚细胞定位结果显示该蛋白位于细胞膜上。在200 mmol/L的KNO3处理条件下,拟南芥转基因过表达株系中NO-3的含量明显高于野生型对照。因此,Zm CLCa基因很可能在玉米的氮素吸收利用过程中具有重要作用。     

商陆高亲和性K＋转运体基因PaHAK1的克隆与表达分析

为了研究高钾植物商陆高亲和性K＋吸收机制,本试验选用野生商陆为材料,以拟南芥、冰叶日中花、小麦、大麦和水稻等多种植物的HAK家族基因的保守序列,设计简并引物,获得了981bp的PaHAK1的基因片段。然后应用RACE技术克隆到PaHAK1基因序列,其cDNA全长为2337bp,编码771个氨基酸。该编码蛋白质分子量为86．66kDa,等电点为7．54。蛋白质疏水性和拓扑结构分析显示该氨基酸序列共有12-13个跨膜区。该cDNA序列与冰叶日中花HAK1基因序列相似性高达88％。Real-TimePCR分析表明PaHAK1主要在商陆根中表达,低钾状态可以诱导PaHAK1的高表达。