| 摘 要： | 【目的】膜内在水通道蛋白(NIPs)是细胞膜上运输水分子和一些小分子物质的膜蛋白,在植物生长以及抵御逆境胁迫等方面发挥着重要作用。温度和水分是影响竹子生长发育的重要环境因子,研究温度和干旱胁迫条件下毛竹NIP家族成员的表达模式,以揭示其在毛竹应答胁迫中的功能。【方法】利用生物信息学软件对毛竹基因组中NIP家族成员基因及其启动子序列进行系统分析,基于转录组数据分析基因在毛竹不同组织中的表达模式,并用实时荧光定量PCR(q PCR)技术检测基因在温度和干旱胁迫条件下的表达特征,构建2个NIP基因的酵母表达载体,分析它们的表达对酵母抗干旱和盐胁迫能力的影响。【结果】在毛竹基因组中共获得14个编码完整NIP蛋白的基因(Pe NIP1-1—Pe NIP1-6、Pe NIP2-1—Pe NIP2-4和Pe NIP3-1—Pe NIP3-4),含有3～5个内含子;在Pe NIPs启动子区域中含有多种与胁迫、激素相关的调控元件; Pe NIPs编码蛋白的氨基酸长度为235～297 aa,相对分子量为24.03～31.84 k Da;亚细胞定位预测显示所有PeNIPs均定位于细胞质膜上。共线性分析表明,有12个Pe NIPs与水稻8个NIP基因存在27对片段重复,它们的非同义对同义取代比(Ka/Ks)均小于1,表明毛竹Pe NIPs经复制后主要经历了较强的纯化选择。系统进化分析表明,来自毛竹和其他5个物种的NIP蛋白可分为3类(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),毛竹在各类中的成员依次为6、4和4个。PeNIPs共包含10个保守基序,其中基序1、2和4为PeNIPs所共有。转录组表达谱热图分析表明,Pe NIPs在不同组织中的表达存在一定的差异,如Ⅰ类的Pe NIP1-3、Pe NIP1-4和Pe NIP1-5在根中表达,而在笋中几乎不表达;Ⅱ类的4个Pe NIP2s以及Ⅲ类的Pe NIP3-1和Pe NIP3-2在根和笋中表达量较高。q PCR结果显示,随着胁迫时间的延长,4℃处理下8个基因上调表达,2个基因下调表达; 42℃处理下,2个基因上调表达,4个基因下调表达;而干旱胁迫下3个基因上调表达。表达Pe NIP1-1和Pe NIP2-2的酵母在添加山梨醇或Na Cl培养基上的生长优于对照。【结论】从毛竹中共鉴定出14个NIP家族基因成员(Pe NIPs),各基因的分子特征、表达模式均存在着一定差异,说明它们在毛竹生长发育的不同阶段和响应环境胁迫中可能发挥着不同的作用;在酵母表达的Pe NIP1-1和Pe NIP2-2能够一定程度上提高酵母的抗干旱和盐胁迫能力,说明它们在毛竹应对逆境胁迫中可能发挥着重要作用。
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