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植物HKT转运蛋白研究进展 总被引：4，自引：2，他引：2
HKT（high—affinity K^＋ transporter）转运蛋白即高亲和K^＋转运载体,是与植物耐盐胁迫有关的一类Na^＋或艮转运体或Na^＋-K^＋共转运体。根据HKT类蛋白的结构及具体功能的不同该家族可以分成两个亚家族,亚家族1最重要的功能区域所含氨基酸为丝氨酸,是Na^＋特异性载体,而亚家族2在该点则是甘氨酸,是Na^＋-K^＋的协同运输体或Na^＋-K^＋的单一转运体。具体到不同基因,不同植物,以及不同环境条件下HKT的具体作用不尽相同。本文综述了近年来国内外对HKT类蛋白的研究成果与进展,涉及到HKT家族的命名,亚家族的分类,HKT家族各个基因同源性以及其表达部位等。对HKT的深入研究对提高作物K^＋的利用效率,减少盐渍危害,具有十分重要的意义。 相似文献
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大豆TRK-HKT家族基因结构及逆境胁迫响应机制 总被引：2，自引：0，他引：2
植物TRK-HKT家族基因广泛介导植物Na+/K+运输,参与植物耐逆境胁迫调控。本研究以6个大豆钾利用效率差异品种为材料,利用in silico技术克隆到4个大豆TRK-HKT家族成员(Gm HKT1;1、Gm HKT1;2、Gm HKT1;3和Gm HKT1;4),采用q RT-PCR技术解析这些基因在低钾及逆境胁迫下的表达机制。结果表明,Gm HKT1;2在大豆幼苗根中对低钾胁迫的响应明显高于其他3个基因,且钾高效大豆品种这种响应更明显;同时Gm HKT1;2对不同逆境胁迫(低温、干旱、高盐和ABA)也有较强的响应。蛋白结构分析表明,仅Gm HKT1;2具有4个MPM结构域,4个保守的氨基酸残基空间上形成一个"漏斗样"结构,充当K+/Na+转运通道,通过邻近的ATP结合结构域,为K+/Na+转运提供能量。基因结构分析显示,这些基因均含3个外显子和2个内含子,不同基因间的第一个外显子和内含子片段大小差异显著,导致各基因的基因组DNA(g DNA)大小各异。启动子分析揭示,大豆TRK-HKT家族成员包含参与种子功能定位和各种激素及逆境胁迫应激反应的重要顺式作用元件;进化上该家族基因位于第一进化分支,含保守的Ser–Gly–Gly–Gly基序。 相似文献
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《华北农学报》2018,(Z1)
HKT蛋白家族主要参与控制K+的吸收和K+/Na+的选择性运输,对提高植物抗胁迫能力具有重要的作用。为了研究At HKT1组织表达水平与植物耐盐性的关系,利用生物信息学技术对HKT类蛋白的同源性、At HKT1基因表达情况及其启动子顺式作用元件进行分析和预测,在此基础上将At HKT1启动子导入到本生烟草细胞中,根据GUS染色结果,分析At HKT1基因在本生烟草中的组织表达水平。生物信息学分析结果显示,拟南芥和小麦处于不同的进化分支,亲缘关系较远,提示At HKT1的功能可能与小麦中相应蛋白存在一定的差异。At HKT1基因在拟南芥许多器官和组织中都有丰富的表达,其中在叶、根和花中的表达量较高,证实At HKT1基因可能具有重要的生理功能。At HKT1启动子可能是一个逆境响应启动子,包含多种能够响应环境胁迫的重要元件。因此,At HKT1基因表达很可能受到环境胁迫的调控。GUS染色结果显示,转pHKT1-gus本生烟草幼苗叶、维管系统、根以及花的染色较深,进一步证实At HKT1在这些区域表达量较高。以上结果表明,At HKT1基因表达调控有利于实现Na+的转运,进而调节植物耐盐性。除此之外,还可能有其他一些未知的功能,这进一步增加了At HKT1功能的复杂性。目前,有关HKT类蛋白K+和Na+转运方式的机制并不明确,通过分析At HKT1基因在本生烟草中的表达水平,为进一步了解At HKT1基因的作用机制提供参考。 相似文献
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《华北农学报》2016,(Z1)
HKT基因家族在植物维持体内Na+/K+平衡的过程中发挥着重要作用。为了研究普通小麦HKT基因家族在小麦耐盐机制中的作用,采用转化酵母突变菌株G19的方法,对普通小麦HKT基因家族的不同成员,同一成员在不同染色体上的拷贝以及同一成员等位基因的Na+亲和力进行了比较分析。普通小麦HKT基因家族的3个成员(HKT1;5、HKT2;1和HKT2;2)与Na+亲和力不同。HKT2;2-A的Na+亲和力高于HKT2;2-B。单氨基酸突变Leu48→Pro48提高了HKT2;1对Na+的亲和力,而突变His215→Tyr215降低了HKT2;1对Na+的亲和力,这表明,Leu48和His215可能与普通小麦HKT2;1 Na+转运功能有关 相似文献
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为挖掘蓖麻耐盐相关基因,以盐生植物蓖麻(Ricinus communis L.)叶片为材料。设计特异性引物,克隆高亲和性钾离子转运蛋白(high-affinity K+transporter,HKT)耐盐基因,并对其序列进行生物信息学分析。结果表明,该基因全长1 596 bp,编码531个氨基酸,推测分子量为59.74 kD,等电点(pI)为9.32。多重序列比对和系统发育树分析表明该蛋白与木薯和橡胶树的同源性最高,分别为69.13%和67.03%,且与HKT1蛋白家族成员同源性较高,为S-G-G-G类型蛋白,推测该蛋白为HKT1类蛋白。二级结构预测蓖麻HKT蛋白有9个跨膜结构域,主要定位于内质网上,是典型的跨膜蛋白。根据蓖麻HKT基因序列设计带有Bam HⅠ和PstⅠ酶切位点的引物扩增出全长基因,用限制性内切酶Bam HⅠ和PstⅠ进行双酶切后与表达载体pCHF-3300连接。本研究成功构建了蓖麻HKT基因的表达载体,为进一步研究该基因的转化及功能验证提供参考。 相似文献
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植物对磷饥饿的反应研究进展 总被引：4，自引：0，他引：4
磷是构成生命的重要元素之一,也是土壤中有效性最低的一种营养元素。我国是世界上最大的小麦生产国。但是我国耕地中有59%的土壤缺磷。农作物的产量常受到缺磷的影响而受损。土壤缺磷并不是土壤中总磷量低,而是土壤中可供植物直接吸收利用的有效态磷含量低。植物在磷饥饿时会发生各种各样的变化,以尽最大可能满足自身对磷的需求。植物对缺磷的反应是一个复杂的网络过程。大约有100多个基因参与了植物对缺磷的反应。其中主要的有磷转运蛋白基因、核糖核酸酶基因、磷酸酶基因等。植物在吸收外界的磷的过程中磷转运蛋白发挥了重要作用。植物磷转运蛋白基因按照序列相似性可以划分为H+/Pi共转运家族(Pht1家族)和Na+/Pi共转运家族(Pht2家族)。按照吸收动力学的标准可以分为高亲和力磷转运蛋白和低亲和力磷转运蛋白两种。磷饥饿时植物对磷吸收能力的增强的原因之一是增加了磷转运蛋白分子的合成数目。目前尽管人们对植物吸收磷的理解已经有了长足的进步,但是在植物对磷的具体调控机制、磷的跨液泡膜运输等重要方面仍然没有明确的结果。 相似文献
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植物Pht1家族磷转运子的分子生物学研究进展 总被引：7，自引：1，他引：6
植物磷转运子是植物磷营养中的重要蛋白之一。对植物磷转运子蛋白的拓扑结构、功能及其基因的调控和表达位点的研究,揭示了植物磷转运子各家族中各成员在磷代谢中的角色。植物磷转运子中Pht1家族是一类H2PO4-/H 共转运子,该家族主要成员在植物根系中负责磷的吸收、转运,其表达受磷调控,因此是研究得最为深入的植物磷转运子家族。本文总结了植物Pht1家族磷转运子的最新研究进展,讨论了植物磷转运、分配的分子机理,并指出今后研究的主要方向,为开拓改良植物磷效率的新思路提供依据。 相似文献
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《分子植物育种》2016,(9)
阳离子转运载体HKT(high-affinity K~+transporter)类蛋白既是高亲和的K~+转运载体,也是一种Na~+转运体,具有Na~+和K~+转运的双重功能,对调节细胞内Na~+/K~+动态平衡起着决定性作用。胡杨长期生长在盐渍化和干旱的土壤环境,对高盐和干旱形成了极强的适应能力,是典型的耐盐抗旱植物,成为研究多年生林木抗逆适应机制的理想材料。以胡杨根系为材料,本研究克隆鉴定了一个胡杨Peu HKT1基因,该基因含有3个外显子和2个内含子;其c DNA全长为1 076 bp,包括13 bp的5'端非翻译区(5'UTR)和232 bp的3'端非翻译区(3'UTR);长831 bp的开放阅读框(open reading frame,ORF)可编码276个氨基酸;其编码蛋白含有丰富的α-螺旋,存在多个跨膜结构域,蛋白质相对分子量(MW)为31.54 k D;理论等电点(p I)9.36;实时定量PCR技术构建了Peu HKT1基因在高盐胁迫条件下的动态表达模式,探讨了该基因参与胡杨高盐胁迫响应的信号转导途径。 相似文献
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KUP/HAK/KT钾转运体基因家族对植物吸收钾离子发挥重要作用, 鉴定和克隆棉花的钾转运体基因, 对于改良棉花的钾吸收特性, 提高棉花的产量和品质具有重要意义。基于已测序的陆地棉基因组序列, 本研究通过同源克隆的方法鉴定到陆地棉钾转运体基因GhHAK5, 并以陆地棉品种百棉1号为材料对其CDS序列进行扩增。结果表明, GhHAK5基因的CDS全长为2451 bp, 编码816个氨基酸, 分子量和等电点分别为91.23 kD和8.15。GhHAK5蛋白具有KUP/HAK/KT家族基因的保守结构域“K-trans”(Pfam02705)和标志性序列GXXXGDXXXSPLY, 并具有11个跨膜区。在进化上, GhHAK5蛋白与拟南芥AtHAK5亲缘关系最近, 其次是与水稻的OsHAK5, 它们同属Cluster I进化簇。亚细胞定位结果显示, GhHAK5是一个定位于质膜的蛋白, 这与其主要作为钾转运子参与K+吸收的功能是一致的。GhHAK5基因在根中表达量最高, 在茎、叶、花瓣、纤维和花萼中表达量很低, 且其表达受外界低钾环境诱导。本研究结果为进一步了解GhHAK5基因的功能及培育钾高效棉花品种奠定了基础。 相似文献
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Zhang Bin Liu Ji Zhang Chaojun Kong Depei Wang Peng Yang Zhao’en Li Fuguang Zhang Xueyan 《棉花学报》2018,30(3):205-214
[Objective] To provide theoretical basis for potassium efficient cotton breeding, this work aimed to evaluate the influence of low potassium on transgenic cotton seedlings over-expressing Arabidopsis thaliana’s AtCIPK 23, AtAKT 1 and AtCBL 1 genes, respectively. [Method] Hydroponics was used to explore the growth vigor, dry weight, potassium concentration and accumulation of transgenic cotton and CCRI 24 seedlings under low and optimum potassium conditions. Furthermore, the root morphology, potassium utilization index, potassium transport ability and the severity to damage were comprehensively analyzed to uncover the possible physiological mechanisms. [Result] Under the optimum conditions of potassium, the transgenic plants and control grew well and showed no significant difference. However, with low potassium stress, the dry weight of plants over-expressing AtAKT 1 gene was 1.66 times of CCRI 24. Its total root length, root surface area and volume were about 3 times than those of CCRI 24. The AtAKT 1 plants also displayed obvious growth advantage, higher potassium utilization index and transport ability, and the severity to damage was lower. Plants over-expressing AtCIPK 23 and AtCBL 1 genes, however, were almost the same as the CCRI 24. [Conclusion] This study revealed that the ability of cotton’s resistance to low potassium was significantly improved by over-expression of AtAKT 1 gene, an exogenous potassium ion channel protein gene from Arabidopsis thaliana. 相似文献
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Mao-Ni CHAO Hai-Yan HU Run-Hao WANG Yu CHEN Li-Na FU Qing-Qing LIU Qing-Lian WANG 《作物学报》2020,46(1):40-51
KUP/HAK/KT钾转运体基因的转录调控是植物响应低钾胁迫的一项重要机制。克隆和分析棉花钾转运体基因的启动子,不仅有助于了解其表达模式及调控机制,对于改良棉花的钾吸收特性也具有重要意义。陆地棉钾转运体基因GhHAK5是一个在根中特异性高表达的基因,其表达受低钾胁迫诱导,目前关于该基因启动子的功能还不清楚。本研究以陆地棉品种百棉1号为材料,通过PCR方法对GhHAK5上游2000bp启动子片段(pGhHAK5)进行克隆,并通过转化拟南芥、GUS组织定位和低钾诱导表达特性分析来研究其功能。结果表明, pGhHAK5除具有TATA-box和CAAT-box等基本顺式作用元件外,还含有多个响应于光、逆境胁迫、植物激素和生物钟等的顺式作用元件。pGhHAK5与雷蒙德氏棉pGrHAK5在重要调控元件的数量和位置分布上具有较高的一致性,均具有5个参与根特异性表达调控的元件(ATAAAAT)和1个参与低钾条件下转录调控的ARF转录因子结合位点(TGTCNN)。GUS组织化学染色结果显示,转基因拟南芥幼苗的叶脉和胚轴维管束组织染色较深,根系染色较浅;成熟期转基因拟南芥植株的根、叶脉和花萼维管束组织染色较深,茎和荚皮染色较浅,表明pGhHAK5驱动的GUS主要在拟南芥成熟的根和地上部维管束组织中表达。进一步低钾诱导表达特性分析表明, PGhHAK5驱动的GUS在拟南芥幼苗幼嫩根中的表达很弱,且其表达不受低钾胁迫诱导而增强,表明PGhHAK5可能是一个主要在成熟根中具有功能的低钾诱导型启动子。转录组分析和荧光定量PCR结果表明, GhHAK5主要在成熟的根中表达,且其表达受发育时期的影响,该结果与pGhHAK5驱动的GUS在拟南芥根中的表达结果一致。本研究结果有助于深入了解GhHAK5表达调控的分子机制,并为棉花钾吸收效率的提高及钾高效棉花品种的培育提供理论依据。 相似文献
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盐胁迫对燕麦质膜透性及Na~+、K~+吸收的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
为了研究盐胁迫对燕麦生理特性及产量的影响,以NaCl与Na_2SO_4摩尔浓度1∶1的混盐按土壤含盐量配成0(CK),0.2%,0.3%,0.4%,0.5%,0.6%,0.7%,0.8% 8个盐浓度梯度,进行盆栽试验,研究了盐胁迫对燕麦质膜透性和Na+、K+吸收的影响.结果表明:燕麦细胞膜的相对透性随着盐胁迫程度的增加和时间的延长而呈上升趋势,且随生育时期的推进,不同盐分胁迫间的质膜相对透性差量也逐渐增大;丙二醛含量随盐胁迫的增加基本呈递增趋势,盐浓度0.4%时值略有降低;燕麦根、茎、叶随盐胁迫程度的增加Na~+含量基本呈增加趋势,盐胁迫增加时根吸收的Na~+逐渐向茎、叶中转移;燕麦根、茎、叶随盐胁迫程度的增加K~+含量基本呈下降趋势,根中K+含量各生育时期差量很小且含量很低,苗期各器官中差量较大,叶中K~+含量是根中的4.24倍,是茎中的1.80倍;成熟收获期,不同盐胁迫下,燕麦根中的Na~+和K~+各项指标均低于地上部位,根和地上部位Na~+含量随盐胁迫的增加逐渐上升. 相似文献
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NaCl对库拉索芦荟的胁迫效应研究 总被引：12，自引：0，他引：12
温室盆栽条件下，研究了100～400mmol／L NaCl胁迫对2年生库拉索芦荟的生长及体内离子分布的影响。结果表明，100mmoL／L NaCl处理下芦荟植株干重和叶片叶绿素含量与对照差异不显著，200和400mmol／L NaCl处理下干重和叶绿素含量显著下降；芦荟根系活力在200mmol／L NaCl处理下达到最大值，增加盐浓度，根系活力下降；盐胁迫处理的叶片电解质渗漏率显著高于对照，随着胁迫强度的增加而增加。盐胁迫下，芦荟体内Na^＋和Cl^-含量随着盐浓度的增加而增加，K^＋和Ca^2＋表现出相反的变化趋势。Na^＋主要积累在茎部，叶片和根系含量较小；Cl^-主要积累在叶片，茎部含量相对高于根系。盐胁迫下芦荟体内K^＋和Ca^2＋含量明显低于对照，随着盐浓度增加，叶片K^＋含量明显增加，Ca^2＋则相反。芦荟叶片保持相对较低的Na^＋／K^＋比率和较强的K^＋和Ca^2＋向上选择性运输能力，是芦荟具有一定耐盐性的重要原因。 相似文献
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林烟草钾离子通道基因NKT6的克隆与表达定位分析 总被引：3，自引：0，他引：3
Shaker家族钾离子通道在植物钾的吸收转运及其他生命过程中发挥重要作用。本研究利用同源克隆的策略从林烟草中获得一个Shaker家族钾离子通道基因,命名为NKT6 (GenBank登录号为KC310448)。该基因cDNA序列全长2 317 bp,编码由681个氨基酸组成的蛋白,该蛋白与Shaker家族其他成员具有较高同源性。NKT6基因组CDS序列共含有11个外显子、10个内含子。系统进化树分析表明,NKT6蛋白是Shaker家族Group II的成员之一。荧光定量PCR分析发现,NKT6的表达量在林烟草的茎和腋芽中最高,在萼片、叶、花中其次,在根中最低。亚细胞定位结果表明,NKT6主要定位于细胞膜和核膜附近的内质网上。干旱与外源ABA胁迫处理下,NKT6的表达量均呈下降趋势。推测NKT6可能在林烟草气孔开放中发挥作用。 相似文献
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植物耐盐相关基因及其耐盐机制研究进展 总被引：12，自引：0，他引：12
植物的耐盐性是一个复杂的数量性状,涉及诸多基因和多种耐盐机制的协调作用。本文综述了近年来国内外在植物耐盐分子方面的研究成果与最新进展。Na /H 反向转运蛋白、K 转运体HAK和K 转运的调控基因AtHAL3a、高亲和性K 转运体HKT等通过调控植物体内离子跨膜转运,重建体内离子平衡来抵御盐渍伤害;Δ'-二氢吡咯-5-羧酸合成酶(P5CS)和Δ'-二氢吡咯-5-羧酸还原酶(P5CR)基因、胆碱单加氧酶(CMO)和甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因、1-磷酸甘露醇脱氢酶(mtlD)和6-磷酸山梨醇脱氢酶(gutD)基因以及海藻糖合成酶基因等通过合成渗透保护物质维持细胞的渗透势、清除体内活性氧和稳定蛋白质的高级结构来保护植物免受盐渍胁迫伤害;植物细胞中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶、抗坏血酸-谷光苷肽循环中的酶等在清除细胞内过多的活性氧方面起重要作用;水通道蛋白基因与晚期胚胎发生丰富蛋白(LEA蛋白)基因参与多种胁迫的应答,它们与保持细胞水分平衡相关;另外,与离子或渗透胁迫信号转导相关受体蛋白、顺式作用元件、转录因子、蛋白激酶及其它调控序列可以启动或关闭某些胁迫相关基因,使这些基因在不同的时间、空间协调表达,以维持植物正常的生长和发育。本文还在小结中从整体水平上阐述了植物感受盐渍胁迫和其应答的基本分子机理。为植物耐盐机理的进一步研究及培育耐盐植物奠定了理论基础。 相似文献
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陆地棉Pht1家族成员的全基因组鉴定及表达分析 总被引：1，自引：1，他引：0
【目的】磷是植物三大必需矿质元素之一,对植物的生长发育至关重要。Pht1家族的磷酸盐转运蛋白在植物磷吸收和转运方面具有重要作用,然而关于该基因的系统研究工作尚很少开展。本研究旨在进行Pht1家族成员全基因组鉴定和表达模式分析。【方法】通过生物信息学的方法对陆地棉Pht1家族成员的基因结构、编码蛋白质的结构、染色体定位、基因复制和表达情况等进行全面分析。【结果】(1)在陆地棉的基因组中共鉴定到17个磷酸盐转运蛋白基因(GhPT),其中A亚组包含8个GhPT,D亚组包含9个GhPT;(2)棉花GhPT蛋白之间序列相似性很高,并均具有12个疏水的跨膜区域;(3)进化分析表明这些GhPT蛋白主要聚为2大组(GroupⅠ和GroupⅡ),位于同一组的GhPT的编码基因大部分具有相似的内含子/外显子分布模式;(4)17个GhPT基因不均匀分布在A亚组和D亚组中的5条染色体上,串联复制和片段复制可能导致GhPT基因在陆地棉中的扩增;(5)表达模式分析表明,GhPT6和GhPT14在根中表达量最高,且同时响应低磷和低钾胁迫诱导并上调表达。【结论】这些结果将有助于深入了解Pht1家族基因的功能及离子信号途径相互作用的分子机制。 相似文献
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棉花盐害与耐盐性的生理和分子机理研究进展 总被引：50，自引：20，他引：30
盐胁迫通过离子毒害、营养失衡和渗透胁迫,引起棉株体生理生化代谢失调,进而影响棉花的生长发育和产量、品质。但棉株体可以通过膜脂过氧化清除系统活性的提高维持质膜的相对稳定,通过合成和积累脯氨酸、葡萄糖和氨基酸等小分子有机物质缓解渗透胁迫,通过调节盐离子在不同器官、组织或细胞内的区域(隔)化分布减轻离子毒害,而表现出较强的耐盐性。Na /H 反向转运蛋白和LEA蛋白(晚期胚胎发生富集蛋白)等的合成及其相关基因的表达可能参与甚至调控了棉株体防御或忍耐盐胁迫的过程。 相似文献