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Na+/H+逆向转运蛋白研究进展

盐胁迫主要由Na 引起,过高的Na 浓度引起的离子毒害,渗透胁迫和K ／Na 比率的不平衡使植物新陈代谢异常,这是对大多数器官造成伤害的原因。植物抵御盐胁迫的主要方式是将细胞内过多的Na 从质膜向细胞外排放和将Na 在液泡中区隔化,这一过程是由Na ／H 逆向转运蛋白完成的。本文概述了植物中Na ／H 逆向转运蛋白的发现、特征、分子生物学方面的研究,以及Na ／H 逆向转运蛋白在植物耐盐性中的重要作用。     

Na+/H+ 逆向转运蛋白与植物耐盐性关系

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。本文对植物中Na+/H+ 逆向转运蛋白及其与植物耐盐性之间的关系研究最新进展作一概述。     

植物Na+/H+逆向转运蛋白功能及调控的研究进展

Na+/H+逆向转运蛋白是一种调控Na+、H+跨膜转运的膜蛋白,对细胞内Na+的平衡和pH值的调控等活动具有重要作用。该文主要对近年来Na+/H+逆向转运蛋白功能及其调控的研究进展进行概述,着重讨论其在调控离子稳态平衡,液泡pH值大小与花色显现,以及在影响细胞,器官(叶片)发育,盐胁迫信号转导等方面的可能作用。     

细菌Na+/H+逆向转运蛋白的研究进展

Na+/H+逆向转运蛋白在维持细胞内pH稳态、Na+离子动态平衡和调控细胞体积方面发挥着重要作用。目前,细菌中许多参与高盐或高碱性环境压力应答的Na+/H+逆向转运蛋白得到了鉴定和功能阐释。继续挖掘高效的Na+/H+逆向转运蛋白,深入探究Na+/H+逆向转运蛋白的分子机理,将为工业菌株或农作物的改良提供新的研究思路。本文以4种模式菌株为例,简要概述细菌Na+/H+逆向转运蛋白的种类和特征,同时对其结构和功能等方面也进行探讨。     

盐碱胁迫下碱地肤Na+/H+逆向转运蛋白基因KsNHX1表达分析

利用RACE技术得到碱地肤KsNHX1的3'cDNA序列,分子系统进化分析显示,KsNHX1为液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白编码基因.通过半定量RT-PCR检测了该基因在盐碱胁迫下的表达,结果表明:200 mmol·L-1 NaCl胁迫2～24h,KsNHX1在叶片中表达量持续增加;200 mmol·L-1 NaCl处理10 h,KsNHX1在根、茎、叶和花中的表达都上调;不同浓度NaCl处理下,叶片中KsNHX1表达上调,160 mmol·L-1时达到最高;低于400 mmol·L-1浓度下,根中该基因的表达也都上调.经不同浓度Na2CO3胁迫,根中KsNHX1的表达变化趋势与相应浓度NaCl胁迫下的变化相同;但叶片中除160 mmol·L-1 Na,CO3处理下KsNHX1表达略有上调外,其他浓度下KsNHX1的表达都低于对照.KsNHX1的表达模式暗示,在不同盐碱胁迫下,碱地肤能够维持体内相对稳定的K+/Na+,其耐盐特性可能与Na+/H+逆向转运蛋白的作用密切相关.     

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^ /H^ 逆向转运蛋白研究在分子水平的最新进展。     

植物Na+/H+反向转运蛋白的研究进展

盐胁迫是限制植物生长发育的主要因素之一,植物Na+/H+反向转运蛋白可通过将Na+逆向转运出细胞外或将Na+区隔化于液泡中来抵制环境中过高的Na+浓度.植物中Na+/H+反向转运蛋白存在于细胞质膜和液泡膜上,现在已得到多种编码这些Na+/H+反向转运蛋白的基因,对其结构功能特性进行了大量研究,并发现将这些基因转入非抗盐植物中过量表达可提高转基因植物的抗盐性.概述了Na+/H+反向转运蛋白及其编码基因的最新研究进展.     

菊芋Na+/H+逆向转运蛋白基因的克隆与表达分析

根据同源序列设计简并引物,通过RT-PCR及RACE的方法从菊芋中克隆了Na /H 逆向转运蛋白基因。序列分析表明,该基因全长2148 bp,开放读码框为1647 bp,可编码长549个氨基酸的多肽,与其它植物已克隆的Na /H 逆向转运蛋白具有很高的同源性。系统发育分析表明该蛋白(HtNHX1)与液泡型Na /H 逆向转运蛋白的亲缘关系较近,与质膜型Na /H 逆向转运蛋白亲缘关系较远。NaCl胁迫条件下RT-PCR检测结果表明,HtNHX1随NaCl浓度增加和处理时间延长表达持续增强,但到了第3天表达量开始下降。HtNHX1逆向转运蛋白基因的转录调控可能是决定菊芋耐盐能力的一个重要因素。     

7种植物K+/H+逆向转运蛋白的生物信息学分析

K+/H+逆向转运是普遍存在于几乎所有生物体内的重要离子平衡机制之一.该机制主要由多基因家族KEA (K efflux antiporter)介导.然而,长期以来对KEA的功能特征和生理意义的认识,除了在大肠杆菌中有零星的报道之外,绝大部分尚为空白.本文通过生物信息学分析,比较了7个植物物种KEA的同源和进化关系,发现KEA家族中的部分成员在物种进化过程中具有极高的保守性.以模式植物拟南芥为例,进一步研究了KEA的蛋白质跨膜结构、关键结构域和亚细胞定位预测等.结果表明,AtKEA大多具有10～12个跨膜结构,是典型的膜蛋白,在跨膜区的N端有多个丝氨酸磷酸化调控位点;都含有K+/H+交换结构域和相应的调控域,推测其能够介导K+/H+交换.基因芯片研究表明,AtKEA在根、茎、叶、花和荚果等不同组织器官的表达丰度不同,表明KEA基因家族各成员的生理功能具有时空分异性.上述结果可为进一步深入研究植物K+/H+逆向转运系统的功能提供借鉴.     

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。     

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,介绍了此种蛋白对胁迫的响应及其与耐盐性的关系,并对有关Na^ /H^ 逆向转运蛋白的植物耐盐基因工程研究的可行性及前景作了分析和展望。     

Na+/H+ Antiporter in Tonoplast Vesicles from Rice Roots

The Na⁺/H ⁺ antiporter in vacuolar membranes transports Na⁺from the cytoplasm to vacuoles using a pH gradient generatedby proton pumps; it is considered to be related to salinitytolerance. Rice (Oryza sativa L.) is a salt-sensitive crop whosevacuolar antiporter is unknown. The vacuolar pH of rice roots,determined by ³¹P-nuclear magnetic resonance (NMR), increasedfrom 5.34 to 5.58 in response to 0.1 M NaCl treatment. Transportof protons into the tonoplast vesicles from rice roots was fluorometricallymeasured. Efflux of protons was accelerated by the additionof Na⁺. Furthermore, the influx of ²²Na⁺ into the tonoplastvesicles was accelerated by a pH gradient generated by proton-translocatingadenosine 5'-triphosphatase (H⁺-ATPase) and proton-translocatinginorganic pyro-phosphatase (H⁺-PPase). We concluded that thisNa⁺/H⁺antiporter functioned as a Na⁺ transporter in the vacuolarmembranes. The antiporter had a K_m of 10 mM for Na⁺ and wascompetitively inhibited by amiloride and its analogues. TheKⁱ values for 5-(N-methyl-N-isobutyl)-amiloride (MIA), 5-(N-ethyl-N-isopropyI)-amiloride(EIPA), and 5-(N, N-hexamethylene)-amiloride (HMA) were 2.2,5.9, and 2.9 µ M, respectively. Unlike barley, a salt-tolerantcrop, NaCl treatment did not activate the antiporter in riceroots. The amount of antiporter in the vacuolar membranes maybe one of the most important factors determining salt tolerance. ¹This work was supported by a grant from Bio-Media Project ofthe Japanese Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries(BMP96-III-1).     

盐爪爪Na^＋/H^＋逆向转运蛋白和焦磷酸酶的亚细胞定位

将盐爪爪Na+/H+逆向转运蛋白基因(KfNHX1)和焦磷酸酶基因(KfVP1)分别构建至植物表达载体,利用基因枪介导的方法转化洋葱表皮细胞,通过荧光显微镜观察研究其亚细胞定位.结果表明,转化了KfNHX1(或KfVP1)-GFP融合蛋白的洋葱表皮细胞仅膜系统散发荧光,而对照组即未转入KfNHX1(或KfVP1)基因的细胞则整体均匀发出荧光.说明KfNHX1和KfVP1可能定位于细胞的膜系统,作为跨膜转运蛋白在离子的调控运输中发挥重要作用.     

质膜Na^＋／H^＋逆向转运蛋白与植物耐盐性

土壤盐碱化是造成农作物减产的主要原因之一。质膜Na^＋／H^＋逆向转运蛋白能够介导植物根部Na^＋的外排和体内Na^＋的长距离运输, 并能够调控细胞K＋的稳态平衡及细胞内pH值和Ca^2＋的转运, 因此其在植物耐盐性方面具有重要作用。该文概述了植物质膜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关系等方面的研究进展, 并对今后有关该蛋白的主要研究方向作了分析和展望。     

钠氢交换蛋白的研究进展

钠氢交换蛋白是一类存在于细胞膜表面的离子转运泵蛋白家族.它负责将细胞内H 与胞外Na 按照1:1的比例进行交换来调控细胞内pH的动态平衡,影响细胞的容积、运动、分化、凋亡和营养吸收,从而参与许多复杂的生理和病理过程.迄今为止,钠氢交换蛋白家族已发现有9个成员,各亚型间具有结构相似性和组织分布特异性.深入研究NHE的结构、功能及基因表达调控,将为人和哺乳动物的营养生理、疾病治疗提供新的思路和方法.