菜用大豆液泡膜内在蛋白(TIPs)基因鉴定及表达分析

摘要

TIPs(tonoplast intrinsic proteins)是一类定位于液泡膜或液泡形成体上的水通道蛋白,在植物响应逆境胁迫中发挥重要作用。本研究利用大豆基因组数据库,在全基因组水平鉴定到23个GmTIPs基因。染色体定位分析发现GmTIPs基因分布在大豆17条染色体上。蛋白多序列比对分析发现所有GmTIPs含有典型的6个保守的跨膜螺旋(TM1 to TM6)和2个保守的氨基酸元件NPA盒(Asp-Pro-Ala box)。蛋白特性分析发现GmTIPs的氨基酸数目在237~255之间,分子量在24.08~27.11k D之间,等电点在5.08~10.01之间。进化关系分析显示,大豆GmTIPs可划分为5个分支(TIP1,TIP2,TIP3,TIP4和TIP5),与拟南芥分类一致,且每个分支均含有这两个物种中的TIPs成员,暗示同一分支TIPs基因成员可能具有相似的基因功能。进一步利用q RT-PCR技术分析了5个GmTIPs候选基因对逆境胁迫(干旱和高盐)及激素信号(脱落酸ABA、乙烯前体ACC)的响应情况。结果显示,这些环境胁迫及外源激素均可以诱导GmTIPs基因在根和叶这两种组织中的上调或下调表达。其中,干旱和高盐两种胁迫诱导GmTIP2;6在根中上调表达最为明显。然而,干旱胁迫分别诱导GmTIP2;1、GmTIP2;2和GmTIP4;1在叶中显著上调表达。激素ACC处理诱导GmTIP2;2在根中明显上调表达。以上结果为进一步探讨GmTIPs基因的抗逆功能、分子机制及其在菜用大豆分子育种中的应用提供重要依据。