全 文 ：HEREDITAS (Beijing) 2007年 10月, 29( 10 ): 1263―1270
ISSN 0253-9772 www.chinagene.cn 研究报告

收稿日期: 2007−04−26; 修回日期: 2007−08−03
基金项目: 中国农业科学院基本科研业务费(编号：ywf-td-3)资助[Supported by the Fundamental Scientific Research fund from Chinese
Academy of Agricultural Science (No. ywf-td-3)]
作者简介: 张耿(1980−), 男, 山西朔州人, 硕士, 专业方向: 牧草种质资源。 Tel: 010-62816008; E-mail:zhanggeng1980@163. com
通讯作者: 高洪文(1957−), 男, 山西吕梁人, 研究员, 研究方向: 牧草种质资源。Tel: 010-62894560; E-mail: gaohongwen@263.net.
DOI: 10.1360/yc-007-1263
中间偃麦草 Na+/H+逆向转运蛋白的分子克隆及生物信
息学分析
张耿, 王赞, 关宁, 王学敏, 李源, 高洪文
中国农业科学院北京畜牧兽医研究所, 北京 100094
摘要: 根据小麦液泡膜 Na+/H+逆转运蛋白基因 TaNHX1 的全长序列设计引物, 通过 RT-PCR 直接扩增的方法从
中间偃麦草 (Elytrigia intermedia)中克隆到了 TaNHX1 的同源基因 , 命名为 TiNHX1(Acession Numeber:
EF409418)。TiNHX1最大开放阅读框为 1 641 bp, 编码含有 546个氨基酸残基、分子量为 59.8 kDa的蛋白, 预
测等电点 8.0。TiNHX1含有 38个碱性氨基酸, 36个酸性氨基酸, 256个疏水氨基酸及 129个极性氨基酸。二级
结构预测表明该蛋白含约 44%的 α-螺旋、21%的 β-折叠、4%的β-转角和 29%的不规则卷曲。亲疏水性分析显
示, TiNHX1含有 12个连续的疏水片断, 其中 10个可能构成穿膜螺旋。序列分析显示, TiNHX1与小麦(Triticum
aestivum)、长穗偃麦草 (Elytrigia elongate)、水稻 (Oryza sativa)、小盐芥 (Thellungiella halophila)、拟南芥
(Arabidopsis thaliana)等植物的液泡膜 Na+/H+逆向转运蛋白高度同源, 序列相似性分别为 97%、96%、85%、68%、
67%。序列比对结果以及进化树分析均表明 TiNHX1应为定位于中间偃麦草液胞膜上的 Na+/H+逆向转运蛋白。
关键词: 中间偃麦草; Na+/H+逆向转运蛋白; 生物信息学
Molecular cloning and bioinformatics analysis of a vacuolar Na+/H+
antiporter gene in Elytrigia intermedia
ZHANG Geng, WANG Zan, GUAN Ning, WANG Xue-Min, LI Yuan, GAO Hong-Wen
Institute of Animal Science, Chinese Academy of Agricultural Science, Beijing 100094, China
Abstract: TiNHX1, homologous with the TaNHX1 gene encoding a vacuole Na+/H+ antiporter was cloned from Elytrigia
intermedia by RT-PCR, with primers designed according to the sequence of TaNHX1. The largest open reading frame of
TiNHX1 gene has 1 641bp in length and encoded a protein of 546 amino acid residues. The estimated molecular weight and
isoelectric points of the putative protein was 59.8 kDa and 8.0, respectively. Components of amino acids encoded by
TiNHX1 contained 38 basic amino acids, 36 acidic amino acid, 256 hydrophobic amino acids and 129 polar amino acids.
The predicted secondary structure composition for the protein has about 44% alpha helixes, 21% extended strand, 4% beta
turn and 29% random coil. Hydrophobic analysis indicated that the TiNHX1 contained 10 potential transmembrane seg-
ments. Blast result and the phylogenetic analysis showed that TiNHX1, AtNHX1, OsNHX1, GmNHX1, TaNHX1 share a
cluster.
Keywords: Elytrigia intermedia; Na+/H+ antiporter; bioinformatics
DOI:10.16288/j.yczz.2007.10.017

1264 HEREDITAS (Beijing) 2007 第 29卷


植物降低细胞内Na+浓度的措施有: 拒Na+、Na+
的外排和 Na+的区隔化[1],其中 Na+的外排和区隔化
是由 Na+/H+逆向转运蛋白来调节的, 所以该蛋白的
功能、与植物耐盐性的关系及其分子生物学的研究
就成为近年来人们研究的热点问题之一, 它在农业
生产上的应用也逐渐开始为人们所重视。Apse等[2]、
Zhang 等 [3]利用拟南芥 (Arabidopsis thaliana)等
Na+/H+逆向转运蛋白 AtNHX1 的过量表达显著提高
转基因拟南芥、番茄(Lycopersicon esculentum)以及
油菜(Brassica campestris)的耐盐性。Ohta利用耐盐
植物野滨藜(Atriplex fera)的液泡膜 Na+/H+逆向转运
蛋白基因 AgNHX1 过量表达能提高转基因水稻
(Oryza sativa)的耐盐性 [4]。近年来 , 陆续在小麦
(Triticum aestivum)、棉花(Gossypium hirsutum)等农
作物[5, 6]及小盐芥(Thellungiella halophila)、盐地碱蓬
(Suaeda salsa)等耐盐植物[7, 8]中分离出来 Na+/H+逆
向转运蛋白(NHX1)基因, 这些液泡膜 Na+/H+逆向转
运蛋白基因对于改造农作物的耐盐性状有极其重要
的作用 , 在农业生产中的应用有着不可估量的前
景。中间偃麦草(Elytrigia intermedia, 2n=42)在小麦
抗病性改良中研究报道较多 [9], 本研究旨在从中间
偃麦草中分离 Na+/H+逆向运转蛋白基因, 进行生物
信息学分析, 为牧草转基因工作及培育优良品种奠
定理论基础。
1 材料和方法
1.1 材料与试剂
中间偃麦草耐盐种质材料 ZXY04P-388, 由中
国农业科学院北京畜牧兽医研究所牧草资源研究室
提供。本实验所用大肠杆菌菌株为 E.coli JM110, 克
隆载体为 pMD19-T(TaKaRa公司)。
TRNzol总 RNA提取试剂、DNA片段回收试剂
盒、DL2000、dNTP购自天根生化科技有限公司; 逆
转录合成试剂盒 RevertAidTM First Strand cDNA
Synthesis Kit 购自百泰克生物技术有限公司; 各种
限制性内切酶、RNase A、TaqDNA聚合酶、IPTG、
X-gal购自 Promega、TaKaRa(大连)、上海生工生物
工程技术服务有限公司; Marker2 购自 SABC 公司;
EDTA、DEPC、MOPS为赛百盛公司产品; SDS、Tris
为 Sigma 公司产品; 其余常规药品均为进口或国产
分析纯级。
1.2 实验方法
1.2.1 植物材料
将中间偃麦草 ZXY04P-388 种子用蒸馏水洗涤
多次后, 浸种 1 d, 播种于直径为 20 cm、深 3 cm的
托盘中, 置于光照培养箱。培养条件: 24 , 1℃ 4 h光照,
10 h黑暗培养。15 d后, 收获整株植物叶片用于 RNA
的提取。
1.2.2 总 RNA提取 (TRNzol法)及 cDNA 第一条链
的合成
RNA的提取采用 TRNzol 试剂, 2 µg的总 RNA
用于 cDNA 第一链的合成, 作为 RT-PCR的模板。
1.2.3 TiNHX1的 cDNA克隆
根据小麦 TaNHX1(AY040245)序列设计一对引
物, 引物序列为 NHX1: 5′-AAGCAGCTGAATCTCT
GGTC-3′; NHX2: 5′-TGGGCTTCGACTTAACTACG-
3′。PCR扩增程序如下: 95℃下 3 min预变性后, 94℃
下变性 3 0 s, 56℃下复性 30 s, 72℃下延伸 90 s, 共 38
个循环, 最后 72℃下延伸 10 min, 目的条带经胶回收
纯化后 , 连接到 pMD19-T 载体上 , 转化大肠杆菌
JM110, 委托上海生工生物工程技术服务有限公司进
行测序。
1.2.4 氨基酸与蛋白质生物信息学分析
依据 http: //www.ncbi.nlm.nih.gov/, http: //www.e
bi.ac.uk/, http: //www.cbs.dtu.dk/, http: //cn.Expasy.org/
等网站提供的各类生物信息学软件进行在线分析。核
酸及氨基酸序列的组成成分分析、理化性质分析、开
放阅读框(open reading flame, ORF)的查找和翻译用
DNAStar 6.13和DNAMAN5.0软件进行; 核苷酸和氨
基酸序列的同源性比对用 Blast 在线工具和
DNAMAN5.0软件完成; 蛋白质二级结构、跨膜结构
域和亲水性/疏水性的分析用 SOPMA、TMHMM2.0、
ProtScale完成。
1.2.5 RNA质量及浓度测定
非变性琼脂糖凝胶电泳参照《分子克隆实验指南》
(2002)的方法进行, 胶浓度为 0.8%, 检测总 RNA的完
整性。用紫外分光光度计测定提取的 RNA在 260 nm
和 280 nm处的光吸收值, 确定 RNA的纯度及浓度。
2 结果与分析
2.1 总 RNA的提取
总RNA的质量是关系反转录 cDNA完整性的重

第 10期 张耿等: 中间偃麦草 Na+/H+逆向转运蛋白的分子克隆及生物信息学分析 1265


要因素。提取的中间偃麦草总 RNA 用无 RNase 的
DnaseⅠ处理, 除去污染的基因组 DNA, 用 0.8％琼
脂糖非变性凝胶电泳鉴定, 结果如图 1, 28SRNA 和
18SRNA条带清晰, 表明提取的 RNA完整性较好。
提取的 RNA的 OD260/OD280都介于 1.8−2.0之间, 说
明 RNA的纯度比较高, 可以用于下面的实验。
2.2 中间偃麦草液泡膜 Na+/H+逆向转运蛋白基因
的克隆
根据小麦 Na+/H+逆向转运蛋白基因 TaNHX1 的
全长在该基因编码区外设计引物, 从中间偃麦草叶
中提取总 RNA 并反转录, RT-PCR 产物经琼脂糖凝
胶电泳检测, 扩增片段与估计的片段大小符合(1700
bp 左右), 如图 2所示。用试剂盒回收纯化扩增的片
段 , 连接到 pMD19-T 克隆载体上 , 转化大肠杆菌
JM110。从转化的平板上挑选白斑划线, 初步筛选出
带有插入片段的克隆。随机挑选 2 个抗性克隆提取
质粒 DNA, 进行酶切鉴定, 其中 1 个能切出目的片
段, 如图 3。将鉴定好的菌液送往上海生工生物工程
技术服务有限公司测序, 用 DNAMAN5.0 软件将所
得片段序列与来源于其他植物的同源序列进行序列
比对, 发现所得片段为所要克隆目的基因的中间片
段, 而且包含全部编码区序列。我们将这个 cDNA
片 段 在 GenBank 中 进 行 了 登 记 。 命 名 为
TiNHX1(Acession Numeber: EF409418)。
2.3 TiNHX1基因序列特征分析
扩增得到 TiNHX1核苷酸序列为 1 728个核苷酸,
利用 DNAStar6.13 对 TiNHX1 基因 cDNA 序列进行
分析, 发现该基因包含全编码区, 为 1 641 bp, 编码
546 个氨基酸序列(图 4)。对所推测氨基酸序列进行
分析表明, 该蛋白分子量为 59.8 kDa, 等电点为 8.0,
pH7.0 时的电荷为 3.6; 碱性氨基酸(K、R)38 个; 酸
性氨基酸(D、E)36 个; 疏水氨基酸(A、I、F、W、
V)256个; 极性氨基酸(N, C, Q, S, T, Y)129个。
通过 SOPMA预测中间偃麦草 Na+/H+逆向转运蛋
白的二级结构(图 5), 表明该蛋白含约 44%的 α-螺旋、
21%的 β-折叠、5%的 β-转角和 29%的不规则卷曲。
用 ProtScale预测中间偃麦草Na+/H+逆向转运蛋
白氨基酸序列的疏水性/亲水性的结果(图 6)表明 ,
多肽链第 502 位的赖氨酸 (Lys)具有最低的分值
−1.978, 第 350 位的甘氨酸 (Gly)具有最高的分值
3.111。依据氨基酸分值越低亲水性越强和分值越高
疏水性越强(参考软件 ProtScale)的规律, 可以看出,
在第 502 位的 Lys 亲水性最强, 第 350 位的 Gly 疏
水性最强, 而就整体来看, 疏水性氨基酸均匀分布
在整个肽链中, 且多于亲水性氨基酸。因此, 整个多
肽链表现为疏水性, 没有明显的亲水区域, 可认为
中间偃麦草 Na+/H+逆向转运蛋白是疏水性蛋白, 说
明该逆转运蛋白符合膜蛋白的特征。
运用TMHMM软件对中间偃麦草的Na+/H+逆向
转运蛋白跨膜结构进行分析, 结果显示 TiNHX1 含
有 12 个疏水区域, 其中 10 个跨膜(如图 7), 另外两
个可能与膜相关, 但并不跨膜。这与在水稻 OsNHX1


图 1 从中间偃麦草中提取 图 2 TiNHX1 cDNA片断克隆 图 3 TiNHX1 cDNA片断克隆
的总 RNA 的 PCR扩增 的酶切鉴定
Fig.1 Total RNA extracted Fig.2 PCR analysis of clone Fig.3 Restriction analysis of clone
from Elytrigia intermedia of TiNHX1 cDNA segment of TiNHX1 cDNA segment


1266 HEREDITAS (Beijing) 2007 第 29卷


1 aagcagctgaatctctcgtccggcccaggctgccggaggctggggaaggccgggatccaccgaggtggcgaccgg
76 cATGGGGCTCGATCTGGGGGAGCTCGCTTTCAGGTACACGGGGCTGGCGGTTTCGGACCACGACTCCATCGTCGC
1 M G L D L G E L A F R Y T G L A V S D H D S I V A
151 CATCAACATCTTCATCGCGCTGCTCTGCGGCTGCATTGTCTTCGGCCACCTGCTCGAAGGGAACCGCTGGGTCAA
26 I N I F I A L L C G C I V F G H L L E G N R W V N
226 CGAGTCCACCACCGCGCTTGTCCTGGGGCTGATCACCGGTGGTGTCATTCTGCTCTGCACCAAGGGGGTGAATTC
51 E S T T A L V L G L I T G G V I L L C T K G V N S
301 GCGCATTCTTATCTTCAGCGAGGATATTTTCTTCATCTACTTGCTCCCGCCCATCATTTTTAACGCCGGGTTTCA
76 R I L I F S E D I F F I Y L L P P I I F N A G F Q
376 AGTAAAGAAAAAGCAATTCTTCCGCAACTTTGCGACAATTATTTTATTTGGTGCTGCTGGAACATTGATATCCTT
101 V K K K Q F F R N F A T I I L F G A A G T L I S F
451 TGTAATAATCACGTTCGGTGCTATGGGATTGTTCAGCAAACTTGATGTTGGTCCACTCGAGCTTGGGGACTATCT
126 V I I T F G A M G L F S K L D V G P L E L G D Y L
526 TGCAATTGGGGCTATCTTCTCAGCAACAGATTCTGTTTGCACCTTACAGGTGCTTAACCAGGATGAAGCACCCCT
151 A I G A I F S A T D S V C T L Q V L N Q D E A P L
601 ACTCTATAGTCTAGTTTTTGGTGAAGGTGTTGTTAATGATGCTACATCAGTTGTGCTCTTCAATGCAATTCAAAA
176 L Y S L V F G E G V V N D A T S V V L F N A I Q N
676 CATTGATATTAATCATTTTGATGTCTTCGTTCTACTACAATTCATCGGAAAATTCCTCTACCTATTCTTCACCAG
201 I D I N H F D V F V L L Q F I G K F L Y L F F T S
751 CACCGTTCTTGGAGTAGCTTCTGGGTTGCTTAGTGCATACATTATTAAGAAACTTTGTTTTGCAAGACACTCAAC
226 T V L G V A S G L L S A Y I I K K L C F A R H S T
826 TGACAGAGAAGTTGCTATCATGATACTCATGGCATACCTTTCGTATATGCTGTCAATGCTGCTGGATCTGAGTGG
251 D R E V A I M I L M A Y L S Y M L S M L L D L S G
901 CATYCTAACCGTGTTCTTCTGTGGAATAGTAATGTCACATTACACTTGGCATAATGTCACAGAAAGCTCAAGGGT
276 I L T V F F C G I V M S H Y T W H N V T E S S R V
976 TACTACGAAGCATACTTTTGCAACTTTATCATTCATTGCTGAGATTTTTCTTTTTCTCTATGTCGGGATGGATGC
301 T T K H T F A T L S F I A E I F L F L Y V G M D A
1051 ATTGGACATTGATAAATGGAAATTAGCTAGTAGCAGTCCTAAGAAACCAATTGCTTTAAGCGCTGTTATATTGGG
326 L D I D K W K L A S S S P K K P I A L S A V I L G
1126 TTTGGTTATGGTTGGAAGAGCAGCATTCGTATTCCCTTTATCTTTTCTATCCAACTTAAGTAAAAAAGAGTCACA
351 L V M V G R A A F V F P L S F L S N L S K K E S H
1201 TCCAAAGATTTCCTTCAACCAACAGGTTATCATATGGTGGGCAGGTCTCATGAGAGGAGCAGTTTCAATTGCACT
376 P K I S F N Q Q V I I W W A G L M R G A V S I A L
1276 TGCTTATAACAAGTTTACAACATCTGGTCATACTGCCGTTCGAGTTAATGCTGTCATGATCACAAGCACAATCAT
401 A Y N K F T T S G H T A V R V N A V M I T S T I I
1351 TGTTGTTCTGTTCAGCACAATGGTTTTCGGCTTGCTGACTAAGCCTCTGATTAATCTCCTCGTCCCACCAAGAAC
426 V V L F S T M V F G L L T K P L I N L L V P P R T
1426 TGGCACCGCAGCTGATATCTCAAGCCAGTCATTCATCGACCCACTTACGGCGAGCTTGTTGGGGTCTGACTTCGA
451 G T A A D I S S Q S F I D P L T A S L L G S D F D
1501 TGTAGGCCAGCTTACCCCCCAAACAAACCTCCAGTTTCTTCTCACCATGCCAACTCGCTCGGTTCATCGTGTATG
476 V G Q L T P Q T N L Q F L L T M P T R S V H R V W
1576 GCGCAAGTTCGATGATAAGTTCATGCGCCCAATGTTTGGGGGAAGAGGCTTCGTCCCATTTGTGCCTGGTTCACC
501 R K F D D K F M R P M F G G R G F V P F V P G S P
1651 CATAGAGAGGAGCGTCCATGGGCCTGGCTTGTTGGGCACTGCGACGGAGGCAGAAAACCGTAGTTAAgtcgaagc
526 I E R S V H G P G L L G T A T E A E N R S *
1726 cca

图 4 TiNHX1基因的核苷酸序列及推导的氨基酸序列
氨基酸序列以单个字母表示。方框内为转录起始密码子 ATG; 终止密码子以星号表示; 下划线部分表示非编码区。
Fig.4 The nucleotide and deduced amino acid sequences of TiNHX1
The amino acid residues are indicated by a single letter code. A potential translation initiation codon (ATG) is boxed; A termination codon is
marked with asterisk; the untranslated regions are underlined.
和番杏(Tetragonia tetragonioides)TtNHX1 基因编码
的 Na+/H+逆向转运蛋白具有 12 个跨膜区域有一定
的差别[10,11]。
2.4 同源比对与系统树构建
将中间偃麦草 Na+/H+逆向转运蛋白与 GenBank
中所有的氨基酸序列进行 Blast 比对 , 结果显示
TiNHX1编码蛋白与小麦、长穗偃麦草、水稻、小盐
芥、拟南芥植物的液泡膜 Na+/H+逆向转运蛋白氨基
酸序列高度同源, 同源性分别为 97%、96%、85%、
68%、67%。利用 DNAMAN5.0 对来源于中间偃麦
草、小麦、长穗偃麦草、水稻、小盐芥、拟南芥
的 Na + /H +逆向转运蛋白序列进行同源比较分析
1
76
1
151
26
226
51
301
76
376
101
451
126
526
151
601
176
676
201
751
226
826
251
901
276
976
301
1051
326
126
351
1201
376
1276
401
1351
426
1426
451
1501
476
1576
501
1651
526
1726

第 10期 张耿等: 中间偃麦草 Na+/H+逆向转运蛋白的分子克隆及生物信息学分析 1267



图 5 中间偃麦草 Na+/H+逆向转运蛋白二级结构的预测
α-螺旋: 蓝色; 延伸链: 红色; β-转角: 绿色; 不规则卷曲: 紫色。
Fig.5 Predicted secondary structure for Na+/H+ antiporter from Elytrigia intermedia
Alpha helix: Blue; Extended strand: Red; Beta turn: Green; Random coil: Purple.


图 6 中间偃麦草 Na+/H+逆向转运蛋白疏水性/亲水性的预测
Fig.6 Predicted hydrophobicity / hydrophilic for Na+/H+ antiporter from Elytrigia intermedia


图 7 中间偃麦草 Na+/H+逆向转运蛋白跨膜区分析
Fig.7 Prediction of transmembrane helixes for Na+/H+ antiporter from Elytrigia intermedia

(图 8), 结果表明在TiNHX1保守区上有Na+/H+逆向转
运蛋白活力的竞争性抑制剂氨氯吡嗪咪的结合位点
(84IFFIYLLPPI93 ), 可能与 Na+的竞争性抑制有关。
利用 DNAMAN5.0 对来自小麦、大麦(Hordeum
vulgare)、长穗偃麦草、水稻、拟南芥、大豆(Glycine max)、
玉米、野大麦(Hordeum brevisubulatum)、滨藜(Atriplex
gmelini)、盐角草 (Salicornia europaea)、紫花苜蓿
(Medicago sativa)、柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、
小盐芥等植物的 Na+/H+逆向转运蛋白基因进行分子聚
类分析, 构建了 Na+/H+逆向转运蛋白的进化树(图 9)。
进化树分析表明: TiNHX1与拟南芥、大豆、玉
米、野大麦、滨藜、盐角草、紫花苜蓿、柠条锦鸡
儿、小盐芥的液胞膜 Na+/H+逆向转运蛋白基因家族
的成员亲缘关系较近, 其中与小麦的液胞膜 Na+/H+

1268 HEREDITAS (Beijing) 2007 第 29卷



图 8 不同植物来源的液泡型 Na+/H+逆向转运蛋白氨基酸序列的同源性比较
黑底白字和灰底黑字分别代表 100%和 75%的同源性。序列中的原点代表缺少的氨基酸。Na+/H+逆向转运蛋白的来源分别为: 中间偃麦草的
TiNHX1(EF409418)、长穗偃麦草的 TeNHX1(AF507044)、小麦的 TaNHX1(AY040245); 拟南芥的 AtNHX1 (AF490586); 水稻的 OsNHX1
(AB021878); 小盐芥的 ThNHX1(DQ995339)。
Fig.8 Amino acid sequence alignments of Na+/H+ antiporters from different plant species
Dark shading with white letters and gray shading with dark letters reflect 100% and 75% sequence conservation respectively. Dot signs represent gaps
introduced to maximize similarity. The accession numbers in GenBank and sources of the Na+/H+ antiporters are as follows: TiNHX1(EF409418),
Elytrigia intermedia; TeNHX1(AF507044), Elytrigia elongata;TaNHX1(AY040245), Triticum aestivum; AtNHX1(AF490586), Arabidopsis thaliana;
OsNHX1(AB021878), Oryza sativa; ThNHX1(DQ995339), Thellungiella halophila.

第 10期 张耿等: 中间偃麦草 Na+/H+逆向转运蛋白的分子克隆及生物信息学分析 1269



图 9 Na+/H+逆向转运蛋白的进化树分析
Na+/H+逆向转运蛋白分别来自: 中间偃麦草 TiNHX1(EF409418, 框内); 长穗偃麦草 TeNHX1 (AY848951); 小麦 TaNHX1(AY040245); 大麦
HvNHX1(AY461511); 野大麦 HbNHX1(AY184476), 拟南芥 AtNHX1(NM_122597), AtSOS1( NM_126259); 小盐芥 ThNHX1 (DQ 995339),
ThSOS1( EF207775); 玉米 ZmNHX1(AY270036); 滨藜 AgNHX1(AB038492); 紫花苜蓿 MsNHX1(AY513732); 大豆 GmNHX1 (AY972078); 水稻
OsNHX1 (AB021878), OsSOS1(AY785147); 柠条锦鸡儿 CkNHX1(DQ812099); 碱蓬 SjNHX1(AB198178); 盐角草 SeNHX1(AY131235)。
Fig.9 A phylogenetic tree of putative Na+/H+ antiporter proteins
TiNHX1(EF409418 boxed) from Elytrigia intermedia, TeNHX1 (AY848951) from Elytrigia elongata, TaNHX1(AY040245) from Triticum aestivum,
HvNHX1 (AY461511) from Hordeum vulgare, HbNHX1(AY184476) from Hordeum brevisubulatum, AtNHX1 (NM_122597) and At-
SOS1( NM_126259)from Arabidopsis thaliana, ThNHX1 (DQ995339) and ThSOS1( EF207775) from Thellungiella halophila, ZmNHX1 (AY270036)
from Zea mays, AgNHX1 (AB038492) from Atriplex gmelini,GmNHX1 (AY972078) from Glycine max, MsNHX1(AY513732) from Medicago sativa,
OsNHX1 (AB021878) from Oryza sativa, CkNHX1 (DQ812099) from Caragana korshinskii, SjNHX1(AB198178) from Suaeda japonica, SeNHX1
(AY131235) from Salicornia europaea.

逆向转运蛋白基因 TaNHX1、大麦的 HvNHX1、长穗
偃麦草的 TeNHX1、水稻的 OsNHX1亲缘关系更近。
而与拟南芥质膜 Na+/H+逆向转运蛋白基因 AtSOS1、
水稻质膜的 OsSOS1、小盐芥质膜的 ThSOS1亲缘关
系较远。序列比对结果以及进化树分析都表明
TiNHX1 应为编码中间偃麦草液胞膜上的 Na+/H+逆
向转运蛋白一类的基因。
3 讨 论
植物的耐盐性是复杂性状, 是多基因相互作用
的结果。然而有研究表明, 转单一的 Na+/H+ 逆向转
运蛋白基因能够明显地提高作物的耐盐性 [2,12], 其
原因可能是 Na+/H+逆向转运蛋白基因转化进入植物
细胞后激活了一系列与耐盐相关的基因, 从而明显
地提高了植物耐盐性。因此, 液泡膜 Na+/H+逆向转
运蛋白对植物的耐盐性具有重要的意义。本研究采
用 RT-PCR 的方法从中间偃麦草中克隆了液泡膜
Na+/H+逆向转运蛋白基因 TiNHX1, 通过 NCBI 同源
性比对发现 TiNHX1 编码蛋白与植物中已经克隆的
液泡膜 Na+/H+逆向转运蛋白具有非常高的同源性,
而与质膜 Na+/H+逆向转运蛋白的同源性较低, 系统
发育树分析也表明 TiNHX1 编码蛋白与液泡膜
Na+/H+逆向转运蛋白的同源关系较近而与质膜
Na+/H+逆向转运蛋白的同源性关系较远。这些结果
都说明 TiNHX1 编码蛋白可能是液泡膜 Na+/H+逆向
转运蛋白, 执行将 Na+转运入液泡的功能。
拟南芥液泡膜 N a + / H +逆向转运蛋白基因
AtNHX1在根、茎、叶、花各个器官中都有表达[3]。
在棉花中, GhNHX1基因受盐胁迫强烈诱导, 在各个
器官中都有表达但在叶中更强一些 [6]。同样, 小麦
TaNHX1 基因的表达也受盐胁迫的诱导, 并且在苗
中表达量相对要高一些[5]。而长穗偃麦草的 Na+/H+
反向转运蛋白基因 AeNHX1 只在长穗偃麦草的根中
表达, 并且不受盐胁迫的诱导, 是组成型表达的基
因。我们克隆得到的中间偃麦草 Na+/H+逆向转运蛋
白基因 TiNHX1 也不受盐胁迫诱导, 也是组成型表

1270 HEREDITAS (Beijing) 2007 第 29卷


达基因。有关的研究报道, 一些与耐盐有关的基因,
在盐生植物盐芥中是组成型表达的, 而在它的近缘
物种盐敏感植物拟南芥中却是盐胁迫诱导表达的 ,
这或许就是盐芥比拟南芥更耐盐的原因[7]。因此我
们推测, 偃麦草属牧草之所以具有比其它禾本科作
物更强的耐盐能力, 也许是因为组成型表达一些在
其它植物中需要盐胁迫诱导才表达的基因 , 例如
AeNHX1、TiNHX1。因此我们推断 TiNHX1在提高植
物的耐盐能力方面起着重要的作用。
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《生命科学研究》2008年征稿征订启事

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此命名的唯一的全国性期刊，创办于 1997 年 12 月。国内标准刊号为：CN43-1266/Q, 国际标准刊号为 ISSN1007-7847，
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《生命科学研究》主要反映世界各国生命科学领域中的最新研究成果，所刊登的论文 90%来源于中国国家自然科学基
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