摘要
[目的]克隆烟草高亲和钾转运蛋白基因(NtHAK5),并分析其在不同非生物胁迫下的表达模式,为深入探究该基因在烟草抵御低钾胁迫等非生物胁迫中的功能和作用机制提供理论参考.[方法]从普通烟草K326中扩增NtHAK5基因编码区(CDS)序列,利用生物信息学软件对其进行预测分析,并构建pBWA(V)HS-NtHAK5-GLosgfp融合表达载体,通过农杆菌介导转染烟草表皮细胞,观察荧光信号以确定蛋白的亚细胞定位情况.利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测NtHAK5基因在不同组织和不同非生物胁迫条件下的表达特性,以无胁迫处理(正常供钾2 mmol/L K+)的植株为对照(CK).[结果]烟草NtHAK5基因CDS序列全长2418 bp,共编码805个氨基酸残基,其编码蛋白的分子量为89874.00 Da,理论等电点(pI)为8.65,属于稳定性疏水蛋白,含有HAK家族蛋白典型的跨膜结构域.NtHAK5基因的二级结构中α-螺旋占40.12％,延伸链占24.97％,无规则卷曲占26.21％,β-折叠占8.70％.NtHAK5蛋白与烟草NtHAK1和黄花烟草NrHAK1蛋白的氨基酸相似性分别为40.69％和40.44％,与拟南芥AtHAK5相似性最高,为58.26％.NtHAK5基因启动子含有厌氧、低温、干旱、脱落酸(ABA)、茉莉酸甲酯(MeJA)响应的相关顺式作用元件.NtHAK5蛋白定位在细胞膜上.低钾胁迫处理下和正常供钾(CK)条件下,NtHAK5基因在根、茎、老叶和新叶中均有表达,且均以老叶中相对表达量最高.NtHAK5基因在干旱胁迫、冷害处理、盐胁迫和低钾胁迫下的相对表达量显著高于CK(P<0.05),但在低氮和低磷条件下的相对表达量与CK无显著差异(P>0.05).[结论]NtHAK5基因属于HAK基因家族成员,具有明显组织表达特异性,参与烟草植株对干旱胁迫、冷害胁迫、盐胁迫和低钾胁迫等非生物胁迫响应,推测其编码的蛋白在烟草组织中作为K+转运体参与非生物胁迫下K+的吸收、转运和再利用.
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