盐生植物盐角草、番杏NaH逆向转运蛋白基因克隆及特性研究

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1、东北农业大学博士学位论文盐生植物盐角草、番杏Na<'+>/H<'+>逆向转运蛋白基因克隆及特性研究姓名：吕慧颖申请学位级别：博士专业：作物遗传育种指导教师：杨庆凯;李银心2003.5.1擅耍植i尊㈣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，从而对大多数器官造成伤害。Na+，H+逆向运输蛋白催化Na+和H+的跨膜逆向运输，是植物抵御盐分胁迫的一种主要方式，对植物的耐盐性起重要作用1对于植物Na．／H+逆向转运蛋白基因的克隆、表达、结构与功能的分析，有利于在分子永平上详细了解该基因。

2、从而促进植物耐盐基因工程的进展。本研究基于此目的，开展了盐生植物盐角草(SalicorniaewvpaeaJW)、番杏(Tetragoniatetragonioides0．)Na+／H+逆向转运蛋白基因的分子克隆工作。r根据GenBank中Nr／H+逆向运输蛋白基因的同源序列区域设计简并引物，利用RT-PCR及RACE方法从盐生植物盐角草中克隆Na+／H+逆向运输蛋白基因的全长eDNA，将其命名为SeNHXl。该eDNA全长2668bp，包括1683bp的开放读码框(openreadingframe，ORF)，491个碱基的5’非翻译区(nont

3、ranslatedregion,NTR)，443个碱基的3’非翻译区和51个碱基的多聚腺苷酸尾。此eDNA编码一个561个氨基酸的多肽，推测分子量为62．1KD。克隆的盐角草Na+棚+逆向运输蛋白的氨基酸序列与植物中已经报道的北滨藜、水稻、拟南芥、柑橘、小麦的Na+／F／+逆向运输蛋白同源性很高，分别为88％，74％，77％，78％。63％。Southernblotting分析表明盐角草基因组有一个拷贝的SeNltXl。RT-PCR分析表明SeNI-IXl在盐角草对照植株的茎中有表达，经NacI和ABA诱导后表达量增加，但是在根中诱导前后均没有表

4、达。该基因己在GenBank注册。登录号为AYl31235；并己申请专利，申请号为03105029．8。r利用RT-PCR及RACE方法成功地从番杏中克隆Na+m+逆向转运蛋白基因的全长‘cD衬A，将其命名为TtNHXl。该eDNA全长2199bp，包括1665bp的开放读码框(openreadingframe，ORb')，91个碱基的5’非翻译区(nontranslatedregion,NTR)，413个碱基的3’非翻译区和31个碱基的多聚腺苷酸尾。此eDNA编码一个552个氨基酸的多肽，推测分子量为59．5KD。TtNHXl的氨基酸序列与已克

5、隆的北滨藜、水稻、拟南芥、柑橘、小麦Na十，H+逆向转运蛋白具有很高的同源性，分别为76％，61％，70％，65％。61％。Southernblotting分析表明TtNHXl在番杏基因组中有2到3个拷贝。Northernblotting分析表明TtNHXl在番杏的根、茎和叶中均有表达，而花中没有表达。TtNl-DH口在GenBank注册．登录号为AF527625；并已申请专利。申请号为03109436．8。y盐角草(SeNHXl)和番杏(TtNHXI)的Na*／H+逆向转运蛋白基因，无论是在核苷酸水平还是在氨基酸水平都具有很高的同源性，分别为7

6、1％和85％。SeNHXI、TtNHXI具有12个跨膜区。且跨膜区是高度保守的。SeNI-DH与TtNHXl的氨氯吡嗪嘧的结合位点一致为LFFIYLLPPI。从同源性与系统发育树可以得出结论，SeNHXl、TtNttXI是液泡型的Nf／H+逆向转运蛋白基因一SeNHXl、TtNHXl基因在盐处理下表达量增高。表明这两个基因均受盐胁迫诱导。＼i

7、关键词：SeNI-1X1：TtNttXl：Nf／H+逆向转运蛋白；一L》、番杏(乃船伊确r矗咿霹孤柳画％Qj；ⅥI耐盐性；盐角草(Salic"ea盐生植物耋I!窒些查兰蝥兰堡圭耋堡鎏三Cloningandc

8、haracterizationofNa’嚼antoportgenesfromSalocorniaeuropaeaL．andAbstractSaltstressismainlycausedbysodiumjons．HighconcentrationofsodiumiOIlSlcadtoiontoxicity,osmoticstressandK+／Na十ratioimbalances．thenresultindeleteriouseffectoncriticajbiochemicalprocess．TheNa’／I-I+antiportcatalyz

9、estheexchangeofNa十forH+acrossthemembranes．andplaysanimportantroleinm