大豆水通道蛋白家族基因的相关研究

【摘要】：水资源短缺正成为制约我国乃至世界农业发展的重要限制因素。提高作物水分利用效率是有效改善当前环境与农作物之间矛盾的最直接途径之一。大豆在整个生育期需水量高,根系不发达,是豆类作物中对缺水最敏感的一种,而水通道蛋白是植物体内与水分利用直接相关的一类蛋白,因此,研究大豆的水通道蛋白家族基因对提高大豆的抗/耐旱性具有重要的意义。在本研究中,利用自主开发的程序分析了大豆全基因组序列,发现大豆基因组共有50个水通道蛋白基因,除了第17条染色体外,其它染色体上都有分布,而且在第11和12染色体上分布最多,多达6条,暗示这两条染色体可能对大豆的水分利用率起着重要的作用;进一步分析发现其中液泡膜水通道蛋白(TIP)最多,共25条(50%),其次是质膜水通道蛋白(PIP),共22条(44%),其余3条分别为NIP,SIP和XIP;通过RT-PCR对其中具有代表性的10个基因分别进行了组织表达分析和诱导表达分析,发现其表达类型既有组成型表达,也有诱导型表达,对干旱胁迫具有一定的响应;挑选对干旱胁迫响应明显的TIP基因进行深入功能研究,结果表明:该基因为组成型表达,并且在干旱胁迫下下调表达;洋葱表皮亚细胞定位分析表明其定位于细胞膜上,去除信号肽的缺失蛋白亚细胞定位发现其分布于整个细胞;发状根遗传转化系统分析发现,启动子活性在根部组织主要集中于中柱部位;双分子荧光互补分析(BIFC)发现该基因编码的蛋白与一个锌指蛋白之间存在互作,功能分析初步发现该基因对盐胁迫有一定的耐性,这些为大豆的抗逆基因功能组学的研究奠定了重要的基础和提供了宝贵的基因资源。