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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。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,有利于在分于水平上详细了解该基因,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(Salicornia europaea L.)、番杏(Tetragonia tetragonioides O.)Na~+/H~+逆向转运蛋白基因的分子克隆工作。 根据GenBank中Na~+/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cDNA,将其命名为SeNHX1。该cDNA全长2668bp,包括1683bp的开放读码框(open reading frame,ORF),491个碱基的5′非翻译区(non translated region,NTR),443个碱基的3′非翻译区和51个碱基的多聚腺苷酸尾。此cDNA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~+/H~+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~+/H~+逆向运输蛋白同源性很高,分别为88%,74%,77%,78%,63%。Southern blotting分析表明盐角草基因组有一个拷贝的SeNHX1。RT-PCR分析表明SeNHX1在盐角草对照植株的茎中有表达,经NaCl和ABA诱导后表达量增加,但是在根中诱导前后均没有表达。该基因已在GenBank注册,登录号为AY131235;并已申请专利,申请号为03105029.8。 利用RT-PCR及RACE方法成功地从番杏中克隆Na~+/H~+逆向转运蛋白基因的全长cDNA,将其命名为TtNHX1。该cDNA全长2199bp,包括1665bp的开放读码框(open reading frame,ORF),91个碱基的5′非翻译区(non translaed region,NTR),413个碱基的3,非翻译区和31个碱基的多聚腺苷酸尾。此cDNA编码一个552个氨基酸的多肽,推测分子量为59.5KD。TtNHX1的氨基酸序列与已克隆的北滨藜、水稻、拟南芥、柑橘、小麦Na~+/H~+逆向转运蛋白具有很高的同源性,分别为76%,61%,70%,65%,61%。Southern blotting分析表明TtNHX1在番杏基因组中有2到3个拷贝。Northern blotting分析表明TtNHX1在番杏的根、茎和叶中均有表达,而花中没有表达。TtNHX1已在GenBank注册,登录号为AF527625;并已申请专利,申请号为03109436.8。 盐角草(SeNHX1)和番杏(TtNHX1)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71%和85%。SeNHX1、TtNHX1具有12个跨膜区,且跨膜区是高度保守的。SeNHX1与TtNHY1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,SeNHX1、TtNHX1是液泡型的Na~+/H~+逆向转运蛋白基因。SeNHX1、TtNHX1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。