两种不同抗旱能力的豇豆根系水通道蛋白基因的克隆与分析

水分对于植物的生长代谢非常重要,植物水通道蛋白(Aquaporins)是一类能快速促进植物水分运输的蛋白质.豇豆拥有顽强的耐旱品质,但在豇豆在水通道蛋白方面的研究还是空白.根据水通道蛋白进化的保守性,本研究从豇豆的表达标签序列(ESTs)中筛选并利用cDNA末端快速扩增技术(RACR)成功从两种豇豆根系中克隆到五个细胞质膜水通道蛋白基因.使用ProtParam、MEGA、Antheprot等生物信息学软件分析了他们的序列的理化性质、进化关系和蛋白二级结构等.利用定量PCR技术首先分析了正常水培下五个基因在两种豇豆根中的表达量,并重点关注了4％浓度的聚乙二醇6000处理24 h后两个表达量高的基因在两种豇豆根中的响应.结果表明,五个水通道蛋白基因编码284～287个氨基酸,理论等电点在7.63～9.08之间,主要定位于质膜上,属于跨膜蛋白.五个水通道蛋白均由无规则卷曲α螺旋、延伸链、和β转角组成.正常水培下两种豇豆根中均以VupIP1-1和VuPI P2-3表达量最高,VuPI P2-2其次,以VuPIP1-2和VuPIP2-1表达量最低.PEG处理下,VuPIP1-1和VuPIP2-3在抗旱品种根中无显著变化,而在非抗旱品种根中的表达显著下调.本研究认为,豇豆在应对聚乙二醇诱导的渗透胁迫时,VuPIP1-1和VuPIP2-3两个水通道蛋白基因有重要的作用.