多浆旱生植物霸王液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因的克隆及其特性分析

摘要

盐胁迫是影响作物产量的主要非生物因素之一。过高的Na+浓度引起离子毒害、渗透胁迫和K+/Na+比率失调使植物新陈代谢紊乱，从而对植物造成伤害。植物抵御盐胁迫的有效策略之一是：通过液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白将细胞质中过多的Na+区域化在液泡内，以减轻过量Na+对细胞质的伤害，同时维持细胞的渗透势，从而提高植物的耐盐抗旱性。从极端干旱环境中生存的荒漠植物中分离、鉴定Na+/H+逆向转运蛋白基因，可能对农作物和优良牧草耐盐抗旱性的遗传改良具有重要意义。鉴于此，本研究开展了多浆旱生植物霸王(Zygophyllum xanthoxylum)液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因的分子克隆工作。根据已知的植物液泡Na+/H+逆向转运蛋白基因的同源序列区域设计简并性引物，采用RT-PCR及RACE方法从霸王中克隆Na+/H+逆向转运蛋白基因的全长cDNA，将其命名为ZxNHX。该cDNA全长2127bp，包括1599 bp的开放阅读框(ORF)、213 bp的5'非翻译区(5'LJTR)、315 bp的3'非翻译区(3'UTIR)和25 bp的p01y(A)尾巴。此eDNA编码一个532个氨基酸的多肽，推测分子量为58.8KDa，等电点为7.23。克隆的霸王Zxnhx的氨基酸序列与已报道的胡杨PeNHX2(DQ414512)、拟南芥AtNHX1(AY685183)、毛白杨PtNHX1(AY66ID749)、滨藜AgNHX1(AB038492)、盐地碱蓬SsNHX1(AF370358)、水稻OsNHX1(AY324877)的同源性很高，分别为80.7％、79.6％、78.6％、77.7％、74.3％、72.7％。系统进化分析表明，霸王ZxNHX与胡杨PeNHX2、白杨PtNHX1的进化关系较近，而与水稻OsNHX1、玉米ZmNHX1(AY270036)、小麦TaNHX(AF527625)的关系较远。ZxNHX具有12个跨膜区，且跨膜区高度保守；具有氨氯吡嗪嘧结合位点，序列为 78LFFYLLPPI87;还具有2个糖基化位点，分别为Asn44、Asn287，说明此蛋白是已糖基化的蛋白。ZxNHX己在GenBank注册，登录号为EUI03624。对zxNHX在霸王抗旱性中作用的分析正在进行之中。