全 文 ：　
第４６卷　第８期　
２０１６年８月
中 国 海 洋 大 学 学 报
ＰＥＲＩＯＤＩＣＡＬ　ＯＦ　ＯＣＥＡＮ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＣＨＩＮＡ
４６（８）：０７９～０８６
Ａｕｇ．，２０１６
条斑紫菜水通道蛋白ＰｙＡＱＰ１基因的克隆及功能分析
杨俊卿１，孔凡娜１，李　超１，毕桂萁１，孙美娟２，赵海龙１，李　娜１，茅云翔１
（１．中国海洋大学海洋生命学院海洋生物遗传学与育种教育部重点实验室，山东 青岛２６６００３；２．青岛大学附属医院药学部，山东 青岛２６６０２１）
摘　要：　本研究从条斑紫菜中克隆了一个水通道蛋白（Ａｑｕａｐｏｒｉｎ，简称ＡＱＰ）基因ＰｙＡＱＰ，命名为ＰｙＡＱＰ１（登录号为
ＫＴ７３５０４５）。序列分析表明，ＰｙＡＱＰ１基因ｃＤＮＡ全长为１　１５１ｂｐ，开放阅读框（ＯＲＦ）为１　００２ｂｐ，编码３３３个氨基酸，含
有２００ｂｐ的内含子。氨基酸序列比对分析表明，ＰｙＡＱＰ１具有水通道蛋白的保守结构域 ＮＰＡ 和６个跨膜区域。
ＭＥＧＡ５．０构建的系统发生树表明，该基因属于Ｇｌｐｓ类。采用基因枪介导的洋葱瞬时表达定位结果显示，ＰｙＡＱＰ１基因定
位于细胞质膜上。运用实时荧光定量ＰＣＲ技术对ＰｙＡＱＰ１基因在干旱、盐度和温度处理条件下在转录水平进行分析。在
干旱处理条件下，ＰｙＡＱＰ１基因随着失水率的增加，表达量逐渐降低，失水率达到８０％后复水处理，随着复水时间的延长，
表达量增加。在山梨醇和盐度胁迫处理下，ＰｙＡＱＰ１基因的表达趋势基本一致，随着盐度的增加，表达量降低。温度处理
条件下，在－８℃时，基因的表达量显著增加，０℃时，基因的表达量略高于正常处理条件。当温度高于正常生长温度时，基
因的表达量随着温度的升高，呈现逐渐升高的趋势。本研究为深入了解条斑紫菜逆境适应机制中水通道蛋白的作用奠定
了基础，同时为后续条斑紫菜抗逆品系的选育提供了理论指导。
关键词：　条斑紫菜；水通道蛋白；亚细胞定位；Ｒｅａｌ　ｔｉｍｅ－ＰＣＲ；非生物胁迫
中图法分类号：Ｑ９４５．７８　　　　文献标志码：　Ａ　　　文章编号：　１６７２－５１７４（２０１６）０８－０７９－０８
ＤＯＩ：　１０．１６４４１／ｊ．ｃｎｋｉ．ｈｄｘｂ．２０１５０４２５
引用格式：　杨俊卿，孔凡娜，李超，等．条斑紫菜水通道蛋白ＰｙＡＱＰ１基因的克隆及功能分析［Ｊ］．中国海洋大学学报
（自然科学版），２０１６，４６（８）：７９－８６．
ＹＡＮＧ　Ｊｕｎ－Ｑｉｎｇ，ＫＯＮＧ　Ｆａｎ－Ｎａ，ＬＩ　Ｃｈａｏ，ｅｔ　ａｌ．Ｃｌｏｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ＰｙＡＱＰ１ｉｎ　Ｐｙｒｏｐｉａ　ｙｅｚｏｅｎｓｉｓ［Ｊ］．
Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌ　ｏｆ　Ｏｃｅａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，２０１６，４６（８）：７９－８６．
　 　基金项目：国家高技术研究发展计划项目（２０１２ＡＡ１０Ａ４０１；２０１２ＡＡ１０Ａ４０６）资助
Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｈｉｇｈ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｐｒｏｇｒａｍ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ（２０１２ＡＡ１０Ａ４０１；２０１２ＡＡ１０Ａ４０６）
收稿日期：２０１５－１２－２５；修订日期：２０１６－０３－２１
作者简介：杨俊卿（１９９０－），女，硕士生。Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｊｑｏｕｃ＠１６３．ｃｏｍ
　　通讯作者：Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｎｋｏｎｇ＠ｏｕｃ．ｅｄｕ．ｃｎ
　　 条斑紫菜 （Ｐｙｒｏｐｉａ　ｙｅｚｏｅｎｓｉｓ （Ｕｅｄａ）Ｍ．Ｓ．
Ｈｗａｎｇ　ｅｔ　Ｈ．Ｇ．Ｃｈｏｉ）隶属于红藻门（Ｒｈｏｄｏｐｈｙｔａ）、
原红藻纲（Ｒｈｏｄｏｐｈｙｃｅａｅ）、红毛菜目（Ｂａｎｇｉａｌｅｓ）、红毛
菜科（Ｂａｎｇｉａｃｅａｅ）、紫菜属（Ｐｙｒｏｐｉａ）［１］，是中国北方沿
岸常见的种类。条斑紫菜由于其重要的经济价值被大
规模栽培，为长江以北的主要栽培藻类之一。在长期
的进化过程中，条斑紫菜形成了适应潮间带环境的抗
逆基因和生理生化机制，被认为是潮间带藻类研究的
模式物种，更是开展抗逆相关分子机理研究的理想材
料［２－４］。自然条件下，条斑紫菜的叶状体生活在海水
中，能在０～１０℃的低温下正常生长，－２０℃冷藏长达
数月后，下海仍能复活并正常生长；能忍耐长达２～３ｄ
的缺水状态，即使被太阳晒干后发脆，涨潮后仍能正常
生活［５］。
干旱、盐度与温度对植物体产生胁迫作用，并导致一
系列渗透胁迫、离子胁迫及刺激伤害。各种非生物胁迫
都会造成植物体细胞的水分失衡，而水通道蛋白可以有
效控制逆境环境下植物体内以及细胞内部水分的运输。
水通道蛋白通过影响水分子、小分子物质和部分重金属
在植物体内的运输有效地提高植物的抗逆性［６］。
水通道蛋白，又称水孔蛋白，相对分子质量大约在
２４～３４ｋＤ［７］。它广泛存在于各种生物膜上，在组织和
器官的发育进程以及中性分子的跨膜运输等过程中发
挥着重要作用［８］。到目前为止，水通道蛋白已在古生
菌、真细菌、真菌、动物和植物等几乎所有的生物中均
有发现［９］。在植物中 ＭＩＰ家族（常简称水孔蛋白），包
括７大类，其中常见的有以下４类：质膜内在蛋白
（ＰＩＰｓ，Ｐｌａｓｍａ　ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ），液泡膜
内在蛋白 （ＴＩＰｓ，Ｔｏｎｏｐｌａｓｔ　ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ），类
Ｎｏｄ２６膜内在蛋白 （ＮＩＰｓ，Ｎｏｄｕｌｉｎ　２６－ｌｉｋｅ　ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ
ｐｒｏｔｅｉｎｓ）与小分子碱性膜内在蛋白（ＳＩＰｓ，Ｓｍａｌ　ａｎｄ
ｂａｓｉｃ　ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ）［１０］，另外３类分别是 ＧｌｐＦ
（Ｇｌｙｃｅｒｏｌ　ｆａｃｉｌｉｔａｔｏｒ）膜 内 在 蛋 白（存在于低等生物
细菌、藻类与苔藓类中）［１１］，混合内在蛋白（ＨＩＰ）和未
被分类的ＸＩＰ内在蛋白［１２］。植物水通道蛋白已经被证
实在维持体内水平衡和响应盐度、干旱胁迫有重要作
用，此外，有些亚类除了运输水分子外，还能够运输氨、
硅、二氧化碳和硼等［１０，１３］。Ｍａｒｉｎｅｌａ等人首次从莱茵
衣藻中克隆了 ＭＩＰ基因（命名为ＣｒＭＩＰ），并对该基因
进行了进化分析，发现该基因与其他物种的 ＭＩＰ同源
中　国　海　洋　大　学　学　报 ２　０　１　６年
性较低。通过酵母突变体功能互补实验与同位素１４　Ｃ
标记甘油实验，证明该基因能够促进细胞对甘油的摄
取［１４］。Ａｎｄｅｒｂｅｒｇ等人从已经测序完成的９种绿藻基
因组中获得了２２条 ＭＩＰｓ基因，将２２条 ＭＩＰｓ基因分
为７亚类：ＭＩＰＡ、ＭＩＰＢ、ＭＩＰＣ、ＭＩＰＤ、ＭＩＰＥ、ＰＩＰｓ和
ＧｌｐＦ－ｌｉｋｅ。认为 ＭＩＰＡ到 ＭＩＰＥ　５类基因与其他物种
中的差异较大，ＰＩＰ、ＧｌｐＦ－ｌｉｋｅ类与陆地植物中的
ＰＩＰ、ＧｌｐＦ－ｌｉｋｅ类基因相似。推测陆地植物中的ＰＩＰ、
ＧｌｐＦ－ｌｉｋｅ类基因与藻类中的ＰＩＰ、ＧｌｐＦ－ｌｉｋｅ具有相同
的起源［１５］。但是，目前关于水通道蛋白在海洋藻类中
的功能研究较少，在红藻中尚未发现有关的报道。因
此本研究希望能够为海洋藻类的逆境胁迫机制提供依
据。
１　材料和方法
１．１材料
实验材料为实验室培养的条斑紫菜叶状体ＲＺ品
系，该品系是通过单细胞酶解后培养所得。亚细胞定
位所用洋葱（Ａｌｌｉｕｍ　ｃｅｐａ）为“紫星”品种。
１．２方法
１．２．１材料培养与干旱、盐度、温度胁迫处理　　以新
鲜的条斑紫菜叶状体ＲＺ为材料，待叶状体生长长度为
１０ｃｍ左右时，选取叶片完整光滑、色深有光泽且处于
旺盛生长期的健康藻体于同一通气瓶中驯化培养。培
养条件：盐度为３３的过滤海水加 ＰＥＳ［１６］营养盐，
１０℃，５０μｍｏｌ　ｐｈｏｔｏｎｓ·ｍ
－２·ｓ１，１２Ｌ∶１２Ｄ，通气处
理。取其中少部分材料进行ＤＮＡ的提取，部分材料进
行干旱、盐度和温度的处理。不同的处理条件见表１
（每个处理设置３个平行）。失水率计算公式为：失水
率（％）＝（鲜重－失水后藻体重）／（鲜重－干重）×
１００。将处理完的材料迅速收集置于液氮中保存。
１．２．２条斑紫菜叶状体总ＲＮＡ的提取、ｃＤＮＡ的合成
利用Ｅ．Ｚ．Ｎ．Ａ．ｔｏｔａｌ　ＲＮＡ　ＫｉｔⅠ（ＯＭＥＧＡ）试剂盒提
取不同处理条件下ＲＺ叶状体的总ＲＮＡ，经ＤＮａｓｅⅠ
消化后，１％琼脂糖凝胶电泳检测其完整性，然后用
ＮａＮｏＤｒｏｐ检测浓度与质量，将Ａ２６０／Ａ２３０＝２．０～２．２，
Ａ２６０／Ａ２８０＝１．８～２．０的 ＲＮＡ 放－８０℃保存备用。
ｃＤＮＡ的合成采用 Ｒｏｃｈｅ　Ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｒ　Ｆｉｒｓｔ　Ｓｔｒａｎｄ
ｃＤＮＡ　Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　Ｋｉｔ。ＤＮＡ 的提取使用植物基因组
ＤＮＡ提取试剂盒（ＴＩＡＮＧＥＮ）。具体实验步骤参照说
明书进行。
１．２．３　ＰｙＡＱＰ１基因克隆与生物信息学分析　　根据
实验室已有条斑紫菜转录组数据（ＩＤ　ＰＲＪＮＡ２３５３５３），
通过功能注释结果，从中筛选出水通道蛋白 Ｕｎｉｇｅｎｅ
基因。利用本地ｂｌａｓｔ方法将筛选出的 Ｕｎｉｇｅｎｅ与条
斑紫菜的ＥＳＴ数据库、ＣＤＳ数据库、基因组数据库进
行比对，比对上后进行拼接延伸。将拼接后的序列，在
ＮＣＢＩ的ＯＲＦ　Ｆｉｎｄｅｒ上进行预测。
表１　条斑紫菜不同的处理条件
Ｔａｂｌｅ　１　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｒｅａｔｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｐ．ｙｅｚｏｅｎｓｉｓ
样品名称
Ｓａｍｐｌｅ　ｎａｍｅ
处理条件
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
对照组（正常培养）
Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｇｒｏｕｐ
盐度为３３的过滤海水，４ｈ，１０℃
失水率２０％
Ｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ　２０％
放在有干燥剂的密闭培养皿中干
露０．５ｈ，１０℃
失水率５０％
Ｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ　５０％
放在有干燥剂的密闭培养皿中干
露１ｈ，１０℃
失水率８０％
Ｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ　８０％
放在有干燥剂的密闭培养皿中干
露４ｈ，１０℃
失水率８０％后复水１５ｍｉｎ
Ｒｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ　１５ｍｉｎ　ａｆｔｅｒ
ｃｌｅｈｕｄｒａｔｉｏｎ　８０％
失水率８０％后放在盐度为３３的过
滤海水中１５ｍｉｎ
失水率８０％后复水３０ｍｉｎ
Ｒｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ　３０ｍｉｎ
ａｆｔｅｒ　ｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ　８０％
失水率８０％后放在盐度为３３的过
滤海水中３０ｍｉｎ
超低渗（海水盐度为８）
Ｕｌｔｒａ－ｌｏｗ　ｐｒｅｍｅａｂｉｌｉｔｙ
２５０ｍＬ盐度为３３的过滤海水中
加７５０ｍＬ去离子水，４ｈ，１０℃
低渗（海水盐度为１６）
Ｌｏｗ　ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ
５００ｍＬ盐度为３３的过滤海水中
加５００ｍＬ去离子水，４ｈ，１０℃
高渗（海水盐度为４７）
Ｈｉｇｈ　ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ
１Ｌ盐度为３３的过滤海水中加１６
ｇ　Ｎａｃｌ，４ｈ，１０℃
超高渗（海水盐度为６０）
Ｕｌｔｒａ－ｈｉｇｈ　ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ
１Ｌ盐度为３３的过滤海水中加３３
ｇ　Ｎａｃｌ，４ｈ，１０℃
低山梨醇ａ
Ｌｏｗ　ｓｏｒｂｉｔｏｌ
１Ｌ盐度为３３的过滤海水中加４９．
８ｇ山梨醇，４ｈ，１０℃
高山梨醇ｂ
Ｈｉｇｈ　ｓｏｒｂｉｔｏｌ
１Ｌ 盐度为 ３３的过滤海水中加
１０２．７６ｇ山梨醇，４ｈ，１０℃
－８℃　 盐度为３３的过滤海水，－８℃，４ｈ
０℃ 盐度为３３的过滤海水，０℃，４ｈ
１５℃ 盐度为３３的过滤海水，１５℃，４ｈ
２０℃ 盐度为３３的过滤海水，２０℃，４ｈ
２４℃ 盐度为３３的过滤海水，２４℃，４ｈ
注：ａ低山梨醇与高渗，产生的渗透压是相同的；ｂ高山梨醇与超高渗，产
生的渗透压是相同的。
Ｎｏｔｅ：ａＴｈｅ　ｏｓｍｏｔｉｃ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｏｆ　ｌｏｗ　ｓｏｒｂｉｔｏｌ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ　ｉｓ
ｓａｍｅ；ｂ　Ｔｈｅ　ｏｓｍｏｔｉｃ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｓｏｒｂｉｔｏｌ　ａｎｄ　ｕｌｔｒａ－ｈｉｇｈ　ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ
ｉｓ　ｓａｍｅ．
　　根据上述拼接序列，利用ｐｒｉｍｅｒ５设计上、下游引
物ＡＱＰＦ１、ＡＱＰＲ１（见表２），分别以ｃＤＮＡ和 ＤＮＡ
为模板进行扩增。扩增程序设置为：９４ ℃预变性
５ｍｉｎ；９４℃变性４５ｓ，５８ ℃退火１ｍｉｎ，７２ ℃延伸
１ｍｉｎ　３５ｓ，３５个循环；７２℃延伸１０ｍｉｎ；４℃保存。
０８
８期 杨俊卿，等：条斑紫菜水通道蛋白ＰｙＡＱＰ１基因的克隆及功能分析
ＰＣＲ产物与ｐＭＤ１８－Ｔ（ＴａＫａＲａ）连接后进行亚克隆，
蓝白斑筛选，挑选白色菌落，经ＰＣＲ验证后，将阳性重
组质粒送至Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ公司测序。
利用 ＮＣＢＩ的 ＯＲＦ　Ｆｉｎｄｅｒ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｃｂｉ．
ｎｌｍ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／ｇｏｒｆ／ｏｒｆｉｇ．ｃｇｉ）网站预测基因的开放阅
读框。ＤＮＡＭＡＮ软件进行氨基酸序列比对，运用在
线的软件 Ｐｒｏｔｐａｒａｍ（ｈｔｔｐ：／／ｗｅｂ．ｅｘｐａｓｙ．ｏｒｇ／ｐｒｏｔ－
ｐａｒａｍ／）预测ＰｙＡＱＰ１基因编码蛋白的等电点与分子
量；Ｐｒｅｄｉｃｔｐｒｏｔｅｉｎ中的 ＰｈＤ （ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｒｅｄｉｃｔ－
ｐｒｏｔｅｉｎ．ｏｒｇ／ｓｕｂｍｉｔ－ｍｅｔａ．ｈｔｍｌ）预测蛋白的二级结构；
ＴＭＨＭＭ 软件（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｂｓ．ｄｔｕ．ｄｋ／ｓｅｒｖｉｃｅｓ／
ＴＭＨＭＭ／）预测该蛋白的跨膜结构区域；ＮｅｔＰｈｏｓ软
件（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｂｓ．ｄｔｕ．ｄｋ／ｓｅｒｖｉｃｅｓ／ＮｅｔＰｈｏｓＫ／）预
测蛋白的磷酸化位点。ＰＳＯＲＴⅡＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎ软件（ｈｔ－
ｔｐ：／／ｐｓｏｒｔ．ｈｇｃ．ｊｐ／ｆｏｒｍ２．ｈｔｍｌ）预测细胞中基因编码
蛋白的位置。采用 ＭＥＧＡ６．０，以邻位连接（ＮＪ）法构
建系统进化树（１　０００ｒｕｎｓ），进行分子系统学分析。
表２　ＰＣＲ扩增所用引物及其序列
Ｔａｂｌｅ　２　Ｔｈｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｉｍｅｒｓ　ｉｎ　ＰＣＲ　ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ
引物名称
Ｐｒｉｍｅｒ　ｎａｍｅ
引物序列
Ｐｒｉｎｅｒ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ
ＡＱＰＦ１ ＣＴＣＣＣＧＡＣＴＣＴＴＴＣＴＴＴＴＣＣ
ＡＱＰＲ１ ＣＣＧＣＴＣＴＡＴＧＣＧＴＣＴＧＴＴＣＴ
ＰｙＡＱＰ１Ｆ２
ＣＡＣＧＧＧＧＧＡＣ　ＴＣＴＡＧＡ－
ＡＴＧＧＣＡＡＣＡＣＴＧＴＣＣＧＡＧ
ＰｙＡＱＰ１Ｒ２
ＧＡＣＣＡＣＣＣＧＧ　ＧＧＡＴＣＣ－
ＣＡＴＣＣＧＴＧＡＣＡＧＧＡＴＧＴＧ
ｅＩＦ４ＡＦ３ ＧＣＴＴＴＣＴＧＴＣＴＧＧＡＣＧＡＧＧ
ｅＩＦ４ＡＲ３ ＴＣＴＴＣＡＣＡＡＧＧＡＴＧＣＧＧＡＴ
Ｔｕｂｕｌｉｎ　Ｆ４ ＧＴＴＴＣＡＣＣＧＴＣＴＡＣＣＣＴＴＣＧ
Ｔｕｂｕｌｉｎ　Ｒ４ ＣＣＴＣＡＴＴＧＴＣＣＡＧＣＡＴＣＡＣＣ
ＰｙＡＱＰ１Ｆ５ ＣＧＡＴＴＡＧＣＣＣＣＡＡＣＡＣＣＡＡ
ＰｙＡＱＰ１Ｒ５ ＣＣＡＴＧＡＡＣＡＧＡＧＴＣＡＧＣＣＣ
１．２．４　ＰｙＡＱＰ１的亚细胞定位分析
１．２．４．１瞬时表达载体的构建　瞬时表达载体ｐ３５Ｓ：
ＰｙＡＱＰ１－ＧＦＰ的构建采用ｐＢＩ１２１载体，利用限制性内
切酶ＸｂａⅠ和ＢａｍＨＩ将其双酶切，将两端带有ＸｂａⅠ
和ＢａｍＨＩ酶切位点的目的基因ＰｙＡＱＰ１与线性化载
体ＰＢＩ１２１进行连接。依据Ｉｎ－Ｆｕｓｉｏｎ引物设计原则，
设计ＰｙＡＱＰ１Ｆ２、ＰｙＡＱＰ１Ｒ２扩增ＰｙＡＱＰ１基因（见
表２）。具体操作见ｃｌｏｎｔｅｃｈ的说明书。将连接产物转
化ＤＨ５α大肠杆菌，挑取阳性克隆进行测序验证。
１．２．４．２基因枪介导的亚细胞定位　切取２ｃｍ×２ｃｍ
的洋葱内表皮组织，将其放置在固体 ＭＳ培养基上，
２８℃弱光下预培养４ｈ待用。利用基因枪介导的瞬时转
化法将ＰＢＩ１２１－ＰｙＡＱＰ１－ＧＦＰ和空载体ＰＢＩ１２１－ＧＦＰ分
别导入洋葱表皮细胞中，各做３个重复。基因枪转化步
骤参照参考文献［１７］。将轰击后的洋葱表皮放入２３℃
暗培养１６ｈ后，放入０．６ｍｏｌ／Ｌ蔗糖溶液中，使其发生质
壁分离，然后用ＤＡＰＩ进行染色处理，制备临时装片，通
过尼康荧光显微镜（Ｅｃｌｉｐｓｅ　８０ｉ，Ｎｉｋｏｎ）分别在白光、绿
光（４５０～４９０ｎｍ）和蓝光（３３０～３８０ｎｍ）下观察。
１．２．５　ＰｙＡＱＰ１基因的ｑＲＴ－ＰＣＲ分析　　利用荧光
定量ＰＣＲ方法检测ＰｙＡＱＰ１基因在不同胁迫下（见表
１）ｍＲＮＡ水平的表达差异。ＰＣＲ反应体系如下：单链
ｃＤＮＡ模板１μＬ，上、下游引物各０．２μｍｏｌ／Ｌ，２×
ＳＹＢＲ　ＧｒｅｅｎⅠＲｅａｌ－ｔｉｍｅ　ＰＣＲ　Ｍａｓｔｅｒ　Ｍｉｘ（Ｒｏｃｈｅ）
１０μＬ，加水补足至 ２０ μＬ。扩增所用引物为 Ｐｙ－
ＡＱＰ１Ｆ５和 ＰｙＡＱＰ１Ｒ５，内参基因选择为ｅＩＦ４Ａ 和
Ｔｕｂｕｌｉｎ，引物分别为ｅＩＦ４ＡＦ３、ｅＩＦ４ＡＲ３和Ｔｕｂｕｌｉｎ
Ｆ４、Ｔｕｂｕｌｉｎ　Ｒ４。每对引物分别做标准曲线和熔解曲
线，以排除引物二聚体和非特异性扩增产物对基因的
相对表达量造成影响的可能性。利用Ｒｏｃｈｅ　Ｌｉｇｈｔ　Ｃｙ－
ｃｌｅｒ？４８０ＩＩ仪器进行ＰＣＲ扩增，设置３个生物学重复、
２个技术重复，相对表达量的计算利用２－△△ｃｔ法［１８］。
应用Ｅｘｃｅｌ和ＳＰＳＳ１９．０软件对试验数据进行统计分
析，并采用单因素方差分析（Ｏｎｅ－Ｗａｙ　ＡＮＯＶＡ）和最
小差异显著法（ＬＳＤ）比较不同数据组间的差异，Ｐ＜
０．０５表示差异显著，Ｐ＜０．０１表示极显著差异。
２　结果与分析
２．１条斑紫菜ＰｙＡＱＰ１基因的克隆
将电子克隆所得序列，设计引物进行ＰＣＲ测序验
证，同时在 ＮＣＢＩ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｃｂｉ．ｎｌｍ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／
ｂｌａｓｔ）网站对核苷酸序列进行ＢＬＡＳＴＸ分析，以确定
ＯＲＦ的正确性，获得１　１５１ｂｐ碱基序列（ＧｅｎＢａｎｋ注册
号：ＫＴ７３５０４５），含１　００２ｂｐ开放阅读框，编码３３３个氨
基酸（见图１）。根据ＰｙＡＱＰ１基因的ｃＤＮＡ序列在阅读
框两端设计引物在ｃＤＮＡ和ＤＮＡ中进行扩增，所得序
列进行进一步分析，发现扩增序列含有预期的开放阅读
框，基因组序列中含有一个２００ｂｐ内含子（见图１）。
２．２条斑紫菜ＰｙＡＱＰ１基因蛋白结构分析
Ｐｒｏｔｐａｒａｍ软件预测ＰｙＡＱＰ１基因编码蛋白分子
量为３４．５９７ＫＤ，等电点为６．４３。利用Ｐｒｅｄｉｃｔｐｒｏｔｅｉｎ
中的ＰｈＤ软件预测蛋白的二级结构显示，ＰｙＡＱＰ１由
α螺旋 （３４．５３％）、β 折 叠 （１０．５１％）、无 规 则 卷 曲
（５４．９５％）组成。ＴＭＨＭＭ软件预测该蛋白有６个跨
膜结构区域，跨膜区域的氨基酸位置为６５～８７、９９～
１１８、１４６～１６８、２２０～２４１、２５４～２７６、３０８～３３０（见图
２）。氨基酸序列分析表明该蛋白含有 ＭＩＰ（Ｍａｊｏｒ　ｉｎｔｒｉｎ－
ｓｉｃ　ｐｒｏｔｅｉｎ）家族中典型的保守ＮＰＡ结构域，由Ａｓｎ－Ｐｒｏ－
Ａｌａ　３个氨基酸组成的，它们直接参与水通道的形成（见
１８
中　国　海　洋　大　学　学　报 ２　０　１　６年
图２）。运用ＮｅｔＰｈｏｓ软件预测发现，ＰｙＡＱＰ１蛋白氨基
酸序列包含１３个可能的磷酸化位点，其中８个位于丝氨
酸（Ｓ）上，４个位于苏氨酸（Ｔ）上，１个位于酪氨酸（Ｙ）上
（见图１），推测这些磷酸化修饰位点可能与ＰｙＡＱＰ１基
因蛋白通道的开启与闭合有关。ＰＳＯＲＴⅡＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎ分
析显示该基因编码的蛋白位于质膜上。
（星号为终止密码子，加粗下划线为磷酸化位点，内含子位置用倒三角标
出。Ｓｔｏｐ　ｃｏｄｏｎ　ｉｓ　ｍａｒｋｅｄ　ｗｉｔｈ　ａｎ　ａｓｔｅｒｉｓｋ，ｔｈｅ　ｂｏｎｄ　ｗｉｔｈ　ｕｎｄｅｒｌｉｎｅｓ
ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ　ｓｉｔｅｓ，ｔｈｅ　ｂｌａｃｋ　ａｒｒｏｗｈｅａｄｓ　ｍａｒｋ　ｔｈｅ　ｌｏｃａｔｉｏｎｓ
ｏｆ　ｉｎｔｒｏｎｓ．）
图１　ＰｙＡＱＰ１基因ＤＮＡ序列及氨基酸序列
Ｆｉｇ．１　ＤＮＡ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ａｎｄ　ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ＰｙＡＱＰ１
利用 ＭＥＧＡ６．０软件，进行分子系统学分析（见图
３）。由图中可见，Ｇｌｐｓ进化树主要分成２大支，莱茵衣
藻的Ｇｌｐｓ和单针藻的Ｇｌｐｓ（ＸＰ　０１３８９７２１５．１）聚为一
小支，其余的包括假单胞杆菌属的 Ｇｌｐｓ、金色藻的
Ｇｌｐｓ、红藻门的Ｇｌｐｓ、小球藻属的 Ｇｌｐｓ和小立碗藓的
Ｇｌｐｓ聚为一大支。其中，ＰｙＡＱＰ１与龙须菜的亲缘关
系最近聚为一小支，再与角叉菜的聚为一支，然后与单
细胞红藻、小球藻、小立碗藓的Ｇｌｐｓ聚在一起。
２．３　ＰｙＡＱＰ１基因编码蛋白的亚细胞定位分析
利用基因枪介导的瞬时转化法将 ＰＢＩ１２１－Ｐｙ－
ＡＱＰ１－ＧＦＰ和空载体ＰＢＩ１２１－ＧＦＰ分别导入新鲜的洋
葱内表皮细胞中，通过在荧光显微镜下观察绿色荧光
蛋白信号在细胞内的分布，分析ＰｙＡＱＰ１在洋葱亚细
胞结构中的分布。结果显示，转化融合表达载体
ＰＢＩ１２１－ＰｙＡＱＰ１－ＧＦＰ的洋葱表皮细胞中，绿色荧光仅
在质膜上表达。转化空载体ＰＢＩ１２１－ＧＦＰ的洋葱表皮
细胞中，绿色荧光在细胞质、细胞核和细胞膜上都有表
达（见图４），表明ＰｙＡＱＰ１基因编码蛋白定位在质膜
上，这与亚细胞定位预测的位置是一致的。
２．４　ＰｙＡＱＰ１基因干旱、盐度、温度胁迫响应的ｑＲＴ－
ＰＣＲ分析
　　为了探究ＰｙＡＱＰ１基因在干露、盐度与温度等不
（星号表示２个保守的ＮＰＡ；上划线表示６个跨膜区域。Ｔｗｏ　ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ
ＮＰＡ　ｍｏｔｉｆｓ　ａｒｅ　ｍａｒｋｅｄ　ｗｉｔｈ　ａｓｔｅｒｉｓｋｓ；ｔｈｅ　ｏｖｅｒｌｉｎｅｓ　ｓｈｏｗ　ｓｉｘ　ｔｒａｎｓｍｅｍ－
ｂｒａｎｃｅ　ｄｏｍａｉｎ．条斑紫菜Ｐ．ｙｅｚｏｅｎｓｉｓ　ＰｙＡＱＰ１（ＫＴ７３５０４５），假单胞杆
菌Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ　ｄｅｃｅｐｔｉｏｎｅｎｓｉｓ　Ｇｌｐｓ（ＷＰ０４８３５９０３６．１），拟南芥Ａｒａｂｉ－
ｄｏｐｓｉｓ　ｔｈａｌｉａｎａ　ＮＩＰ１－１（ＮＰ＿５６７５７２．１），玉米 Ｚｅａ　ｍａｙｓＰＩＰ２－１ （ＮＰ＿
００１１０５０２４．１），水稻Ｏｒｙｚａ　ｓａｔｉｖａ　ＳＩＰ２－１（ＮＰ＿００１０４９９５０．１），拟南芥Ａｔ
ＴＩＰ２－３（ＮＰ＿１９９５５６．１）．）
图２　ＰｙＡＱＰ１与其他物种中的ＡＱＰ家族基因的氨基酸序列比对
Ｆｉｇ．２　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄ　ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ　ｏｆ
ＰｙＡＱＰ１ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ＡＱＰ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ
同环境因子胁迫下的表达模式，采用荧光定量ＰＣＲ方
法检测了ＰｙＡＱＰ１在转录水平的表达规律。结果表明
（见图５），在失水胁迫下，当失水率达到２０％时基因相
对表达量最大，达到对照组的９倍左右。随着失水率
的增加，基因表达量逐渐降低，当失水率达到８０％时，
基因的相对表达量约为对照组的４倍。在失水处理的
３个阶段，ＰｙＡＱＰ１表达水平显著上调（Ｐ＜０．０５）。复
水处理是将失水率达到８０％后将其放在正常培养海水
中复水处理１５、３０ｍｉｎ。随着紫菜细胞逐渐的恢复到
原来的状态，基因的相对表达量逐渐上升。复水处理
时，ＰｙＡＱＰ１表达水平显著上调（Ｐ＜０．０５）。
２８
８期 杨俊卿，等：条斑紫菜水通道蛋白ＰｙＡＱＰ１基因的克隆及功能分析
（小球藻Ａｕｘｅｎｏｃｈｌｏｒｅｌｌａ　ｐｒｏｔｏｔｈｅｃｏｉｄｅｓ（Ｇｌｐｓ）ＸＰ０１１４００９３１．１，小球藻Ａ．ｐｒｏｔｏｔｈｅｃｏｉｄｅｓ（Ｇｌｐｓ）ＸＰ０１１４００９３４．１，小立碗藓 Ｐｈｙｓｃｏｍｉｔｒｅｌｌａ　ｐａｔｅｎｓ
（Ｇｌｐｓ）ＡＡＵ４３８３３．１，单细胞红藻Ｃｙａｎｉｄｉｏｓｃｈｙｚｏｎ　ｍｅｒｏｌａｅ　ｓｔｒａｉｎ　１０Ｄ（Ｇｌｐｓ）ＸＰ　００５５３６４９６．１，角叉菜Ｃｈｏｎｄｒｕｓ　ｃｒｉｓｐｕｓ（Ｇｌｐｓ）ＣＤＦ３７３４３．１，龙须
菜Ｇｒａｃｉｌａｒｉａ　ｌｅｍａｎｅｉｆｏｒｍｉｓ （Ｇｌｐｓ）ｃｏｍｐ５０８０６ｃ０ｓｅｑ１　１－３００，条斑紫菜Ｐ．ｙ （ＰｙＡＱＰ１）ＫＴ７３５０４５，单针藻 Ｍｏｎｏｒａｐｈｉｄｉｕｍ　ｎｅｇｌｅｃｔｕｍ （Ｇｌｐｓ）
ＸＰ１３８９７５２７．１，温泉红藻Ｇａｌｄｉｅｒｉａ　ｓｕｌｐｈｕｒａｒｉａ（Ｇｌｐｓ）ＸＰ００５７０５７７１．１，温泉红藻Ｇ．ｓｕｌｐｈｕｒａｒｉａ（Ｇｌｐｓ）ＥＭＥ２９２５１．１，金色藻Ｃｈｒｙｓｏｃｈｒｏｍｕｌｉｎａｓｐ
ＣＣＭＰ２９１（Ｇｌｐｓ）ＫＯＯ２４１２０．１，假单胞菌Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ（Ｇｌｐｓ）ＷＰ　０１８６１４１８２．１，南极假单胞杆菌Ｐ．ｄｅｃｅｐｔｉｏｎｅｎｓｉｓ（Ｇｌｐｓ）ＷＰ０４８３５９０３６．１，荧光假
单胞杆菌Ｐ．ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ（Ｇｌｐｓ）ＷＰ　０３９７６５８２８．１，土壤假单胞菌Ｐ．ｋｉｌｏｎｅｎｓｉｓ（Ｇｌｐｓ）ＷＰ０４６０６２６０７．１，莱茵衣藻Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ　ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（Ｇｌｐｓ）
ＸＰ　００１６９４１２０．１，单针藻 Ｍｎ（Ｇｌｐｓ）ＸＰ　０１３８９７２１５．１，甲烷热杆菌 Ｍｅｔｈａｎｏｔｈｅｒｍｏｂａｃｔｅｒ　ｔｈｅｒｍａｕｔｏｔｒｏｐｈｉｃｕｓ（ＡＱＰＭ）ＷＰ＿０１０８７５７４２．１）
图３　ＰｙＡＱＰ１水通道蛋白氨基酸序列系统发生分析
Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ　ｔｒｅｅ　ｏｆ　ＰｙＡＱＰ１ｇｅｎｅ．
（ａ、ｄ．洋葱内表皮细胞外观图；ｂ、ｅ．荧光显微镜下的绿色荧光信号图；ｃ、
ｆ．ＤＡＰＩ染色图。ａ，ｄ．Ｏｕｔ－ｌｏｏｋ　ｏｆ　ｏｎｉｏｎ　ｅｐｉｄｅｒｍａｌ　ｃｅｌｓ；ｂ，ｅ．Ｇｒｅｅｎ　ｆｌｕ－
ｏｒｅｓｃｅｎｔ　ｓｉｇｎａｌ　ｕｎｄｅｒ　Ｆｌｕｏ；ｃ，ｆ．ＤＡＰＩ　ｓｔａｉｎｉｎｇ　ｆｉｇｕｒｅ．）
图４　ＰｙＡＱＰ１亚细胞定位结果
Ｆｉｇ．４　Ｓｕｂｃｅｌｕｌａｒ　ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＰｙＡＱＰ１ｆｕｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ＧＦＰ
在盐度处理条件下（见图６），低于正常海水盐度下
的超低渗（盐度为８）与低渗（盐度为１６），随着盐度的降
低表达量增加，处理条件低于正常海水盐度３３时，Ｐｙ－
ＡＱＰ１表达水平显著上调（Ｐ＜０．０５）。当高于正常海
水盐度的高渗（盐度为４７）与超高渗（盐度为６０）时，随
着盐度的增加表达量也降低。当海水盐度为４７时，
ＰｙＡＱＰ１表达水平显著上调（Ｐ＜０．０５）。当海水盐度
为６０时，ＰｙＡＱＰ１的表达水平没有发生显著变化（Ｐ＞
０．０５）。在渗透压处理的条件中，增加了山梨醇的处
理。低山梨醇处理条件的渗透压与高渗处理条件下的
渗透压是一样的，高山梨醇处理条件的渗透压与超高
渗渗透压是一样的。山梨醇处理后基因的表达情况与
海水盐度为４７、海水盐度为６０处理条件下的表达趋势
是一样的，随着山梨醇浓度的增加，基因的表达量逐渐
降低。在低山梨醇处理条件下，ＰｙＡＱＰ１表达水平显
著上调（Ｐ＜０．０５），在高山梨醇处理的条件下，Ｐｙ－
ＡＱＰ１的表达水平没有发生显著变化（Ｐ＞０．０５）。
温度处理条件下，在－８℃时，基因的表达量显著
增加，约为正常处理条件下的３０倍。在０℃时，基因
的表达量略高于正常处理条件。当温度高于条斑紫菜
生长的正常温度时，基因的表达量随着温度的升高，呈
现逐渐升高的趋势，且温度处理２０℃后，增加的趋势
较小（见图７）。在温度处理的各个节点处，ＰｙＡＱＰ１表
达水平显著上调（Ｐ＜０．０５）。
３８
中　国　海　洋　大　学　学　报 ２　０　１　６年
３　讨论
近年来，ＡＱＰ家族基因的功能已被广泛的报道，但
是在条斑紫菜中相关家族基因的功能研究尚未报道。
本 研 究 从 条 斑 紫 菜 中 克 隆 了 一 个 ＡＱＰ 基 因
（ＰｙＡＱＰ１），其全长为１　３５１ｂｐ，含有１个内含子，编码
蛋白氨基酸序列含有典型的 ＭＩＰ（Ｍａｊｏｒ　ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ　ｐｒｏ－
ｔｅｉｎ）家族中保守ＮＰＡ结构域，它们可能直接参与水通
道蛋白通道的形成［１３］。磷酸化是 ＡＱＰ活性调节的一
种重要方式，研究表明植物ＡＱＰ中的ＰＩＰ、ＴＩＰ和ＮＩＰ
等亚类都能够被磷酸化，其磷酸化主要是发生于 Ｎ端
或Ｃ端的丝氨酸位点［１０］。Ｎｙｂｌｏｍ等对菠菜水通道蛋
白ＳｏＰＩＰ２；１的研究发现，水通道蛋白中丝氨酸的磷酸
化可以明显提高ＳｏＰＩＰ２；１的水分转运活性［１９］。本研
究中ＰｙＡＱＰ１蛋白氨基酸序列包含１３个可能的磷酸
化位点，其中８个位于丝氨酸（Ｓ）上，４个位于苏氨酸
（Ｔ）上，１个位于酪氨酸（Ｙ）上（见图１），多个磷酸化位
点的存在可能与ＰｙＡＱＰ１功能的发挥有关，可增强
ＡＱＰ调控途径的多样性［２０］。生物信息学预测与亚细
胞定位均显示，ＰｙＡＱＰ１编码蛋白主要定位于质膜上，
这与小立碗藓中的 Ｇｌｐｓ定位在质膜上的结果是一致
的［２１］。Ｆｅｄｅｒｉｃｏ等指出 Ｇｌｐｓ一般存在于低等生物藻
类、苔藓类中，Ｇｌｐｓ起源于细菌的水平基因转移
（ＨＧＴ）［２２］。系统发生分析显示，ＰｙＡＱＰ１与红藻中除
温泉红藻的Ｇｌｐｓ聚为一支，而温泉红藻与绿藻中的小
球藻（ＸＰ＿０１３８９７５２７．１）聚为一支，并进一步与假单胞
菌聚在一起。同时绿藻的 Ｇｌｐｓ也并未聚为明显的独
立支，推测Ｇｌｐｓ在进化上具有多重起源进一步的研究
需要证实Ｇｌｐｓ的系统发生关系。
水分胁迫是影响生物生长发育的重要胁迫因子。
Ａｌｅｘ等研究表明，拟南芥在自然干旱和２５０ｍｍｏｌ／Ｌ
甘露醇处理条件下，不同的ＡｔＰＩＰ基因类型分别呈现
出上调或者下调表达模式［２３－２４］。Ｌｉａｎ等发现，２０％
ＰＥＧ６０００处理抗旱水稻“中旱３号”１０ｈ后，水通道蛋
白ＰＩＰ表达增加，而不抗旱水稻“秀水６３”的水通道蛋
白ＰＩＰ表达下降［２５］。Ｓａｒｄａ等研究发现，向日葵叶子
中ＳｕｎＴＩＰ７在缺水的情况下表达增加，而其根部的
ＳｕｎＴＩＰ１；８表达受到抑制［２６－２７］。本研究中，条斑紫菜
在受到干出胁迫时，表达量都高于正常处理条件下的，
但是随着失水量的增加，表达量逐渐降低；在失水率达
到８０％后进行复水，随着复水时间的增加，表达量也呈
现增加的趋势。推测，条斑紫菜水分亏缺条件下，叶片
中的水通道蛋白基因表达量升高，引起膜上的水通道
蛋白密度增大，继而增加了细胞－细胞途径水分的运输，
促进藻体对水分的吸收。当失水率达到一定程度后，
编码水通道蛋白的转录本表达量下降，推测是由于此
时叶片中水通道蛋白含量已经能满足细胞－细胞途径水
分运输的需要，且此时水通道蛋白活性的调控更为重
要，从而促进细胞－细胞途径的水分运输。在复水处理
过程中，紫菜细胞有原来的失水状态变成正常生理状
态，基因表达量增加并高于正常条件，原因可能在于二
者细胞所处的微环境不同。正常条件下，细胞水分运
输处于平衡失水后的复水恢复阶段，细胞需水量瞬时
增加，需要增加水通道蛋白量以增强细胞膜对水的通
透能力。
盐胁迫通过影响植物水通道蛋白的表达量和活
性，来降低植物根系的吸水能力［２８］。当大麦受到ＮａＣｌ
胁迫后根部的 ＨｖＰＩＰ２；１表达量下降，但 ＨｖＰＩＰ１；３
和ＨｖＰＩＰ１；５ 的表达量未受到影响。Ｌｉ等用 １５０
ｍｍｏｌ·Ｌ－１　ＮａＣｌ处理水稻后，研究结果表明叶中
ＯｓＴＩＰ１；１、ＯｓＴＩＰ４；１和ＯｓＴＩＰ４；２表达量均先下降后
上升，而ＯｓＴＩＰ１；２表达升高，ＯｓＴＩＰ４；１，ＯｓＴＩＰ４；２则
是先下降后上升［２９］。条斑紫菜自然生长于潮间带，退
潮后藻体暴露在空气中，水分蒸发掉后，盐度会增加。
Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　ＰＣＲ结果显示，在低于正常海水盐度下，基
因的表达量是高于正常处理条件的，随着盐度逐渐的
降低，表达量呈现增加的趋势；在高于正常海水盐度
下，基因的表达量高于正常处理条件，随着盐度的升
高，表达量呈现降低的趋势。推测，在低于海水盐度下
的环境中，条斑紫菜细胞内的渗透势高于外界环境，为
维持细胞活性，紫菜细胞需要从外界吸收水分，水通道
蛋白的表达量显著增加。山梨醇处理对水通道蛋白的
表达与盐度处理的趋势是一致的。
４８
８期 杨俊卿，等：条斑紫菜水通道蛋白ＰｙＡＱＰ１基因的克隆及功能分析
低温胁迫会使植物细胞造成生理性缺水进而导致
严重损伤［２４］。研究表明，低温胁迫下，植物水通道蛋白
在转录水平呈现出比干旱和高盐更为复杂的情况，其
中涉及水通道蛋白的种类与干旱和高盐度胁迫相比更
为多样化，ＰＩＰ、ＮＩＰ、ＴＩＰ和ＳＩＰ基因表达都受到胁迫
条件的影响且表达模式相同［２４］。Ｊａｎｇ等对拟南芥中
的ＰＩＰ亚家族成员的表达情况进行分析，结果表明１３
个ＰＩＰ基因对冷胁迫产生响应，除了ＡｔＰＩＰ２；５表达呈
上升趋势外，其余的１２个 ＰＩＰ基因表达都受到抑
制［３０］。Ｓａｋｕｒａｉ等发现水稻中多数水通道蛋白在受到
低温胁迫时表达受抑制，随着温度增加，表达逐渐增
加［３１］。条斑紫菜叶状体的生长发育阶段主要在冬季，
最低温度可达８℃，保持藻体水分平衡对其存活来说
至关重要。本研究结果显示低温与高温处理均使其表
达量增加，推测在低温与高温处理时，藻体通过大量的
表达水通道蛋白来维持叶片导水率以及体内水分运
输，减少植株所受温度胁迫。
４　结语
本研究从条斑紫菜中克隆了一个水通道蛋白基因
ＰｙＡＱＰ１，开放阅读框为１　００２ｂｐ，编码一个含３３３个
氨基酸残基的多肽，定位于细胞质膜上，进化分析结果
显示ＰｙＡＱＰ１属于Ｇｌｐｓ类。在失水、盐度、温度胁迫
下该基因都上调表达。条斑紫菜作为一种研究潮间带
藻类生理生态以及逆境胁迫适应机制的代表性模式物
种，本文对水通道蛋白的研究能够为揭示条斑紫菜逆
境适应机制奠定基础。
参考文献：
［１］　Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ　Ｊ　Ｅ，Ｌｉｎｄｓｔｒｏｍ　Ｓ　Ｃ，Ｎｅｌｓｏｎ　Ｗ　Ａ，ｅｔ　ａｌ．Ａ　ｎｅｗ　ｌｏｏｋ　ａｔ
ａｎ　ａｎｃｉｅｎｔ　ｏｒｄｅｒ：Ｇｅｎｅｒｉｃ　ｒｅｖｉｓｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｂａｎｇｉａｌｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ
Ｐｈｙｃｏｌｏｇｙ，２０１１，４７（５）：１１３１－１１５１．
［２］　陈淑吟，陆勤勤，张美如，等．条斑紫菜（Ｐｙｒｏｐｉａ　ｙｅｚｏｅｎｓｉｓ）１０个
选育系的ＩＳＳＲ分析 ［Ｊ］．天津农业科学，２０１２，５（１８）：１９－２３．
Ｃｈｅｎ　Ｓ　Ｙ，Ｌｕ　Ｑ　Ｑ，Ｚｈａｎｇ　Ｍ　Ｒ，ｅｔ　ａｌ．ＩＳＳＲ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｅｎ
ｂｒｅｅｄｉｎｇ　ｌｉｎｅｓ　ｏｆ　Ｐｙｒｏｐｉａ　ｙｅｚｏｅｎｓｉｓ［Ｊ］．Ｔｉａｎｊｉｎ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉ－
ｅｎｃｅｓ，２０１２，５（１８）：１９－２３．
［３］　杨惠．条斑紫菜功能基因组及重复序列特征研究 ［Ｄ］．青岛：中国
海洋大学，２０１１．
Ｙａｎｇ　Ｈ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ｇｅｎｏｍｅ　ａｎｄ　Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ
Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ　ｉｎ　Ｐｏｒｐｈｙｒａ　ｙｅｚｏｅｎｓｉｓ［Ｄ］．Ｑｉｎｇｄａｏ：Ｏｃｅａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉ－
ｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，２０１１．
［４］　田知海，茅云翔，孔凡娜，等．条斑紫菜叶状体ＤＮＡ的高效制备
［Ｊ］．中国海洋大学学报（自然科学版），２０１４，４４（１１）：４５－５１．
Ｔｉａｎ　Ｚ　Ｈ，Ｍａｏ　Ｙ　Ｘ，Ｋｏｎｇ　Ｆ　Ｎ，ｅｔ　ａｌ．Ｈｉｇｈ－ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ
ｆｏｒ　ＤＮＡ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｆｒｏｍＰｙｒｏｐｉａ　ｙｅｚｏｅｎｓｉｓ［Ｊ］．Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌ　ｏｆ　Ｏ－
ｃｅａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，２０１４，４４（１１）：４５－５１．
［５］　易乐飞，王萍，周向红．条斑紫菜ＳＡＭＳ基因克隆与生物信息学
分析 ［Ｊ］．中国生物工程杂志，２００９，２９（７）：４３－４９．
Ｙｉ　Ｌ　Ｆ，Ｗａｎｇ　Ｐ，Ｚｈｏｕ　Ｘ　Ｈ．ｃＤＮＡ　Ｃｌｏｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃ　ａ－
ｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ＳＡＭＳ　ｇｅｎｅ　ｆｒｏｍ　Ｐｏｒｐｈｙｒａ　ｙｅｚｏｅｎｓｉｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ　Ｂｉｏ－
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００９，２９（７）：４３－４９．
［６］　Ａｒｏｃａ　Ｒ，Ｐｏｒｃｅｌ　Ｒ，Ｒｕｉｚ－Ｌｏｚａｎｏ　Ｊ　Ｍ．Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｏｏｔ　ｗａｔｅｒ
ｕｐｔａｋｅ　ｕｎｄｅｒ　ａｂｉｏｔｉｃ　ｓｔｒｅｓｓ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎ－
ｔａｌ　Ｂｏｔａｎｙ，２０１２，６３（１）：４３－５７．
［７］　Ｄｅｎｎｋｅ　Ｂ　Ｍ，Ｓｍｉｔｈ　Ｂ　Ｌ，Ｋｕｈａｉｄａ　Ｆ　Ｐ，ｅｔ　ａｌ．Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｐｕｒｉ－
ｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐａｒｔｉａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｎｏｖｅｌ　Ｍｒ　２８　０００ｉｎｔｅｇｒａｌ
ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｆｒｏｍ　ｅｒｙｔｈｒｏｃｙｔｅｓ　ａｎｄ　ｒｅｎａｌ　ｔｕｂｕｌｅｓ［Ｊ］．Ｊ　Ｂｉｏｌ
Ｃｈｅｍ，１９９８，２６３（３０）：１５６３４－１５６４２．
［８］　李兵．植物水通道蛋白生理作用的研究进展［Ｊ］．现代农业科技，
２００６，７（７Ｓ）：１４３－１４５．
Ｌｉ　Ｂ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｐｌａｎｔ　ａｑｕａｐｏｒｉｎ　ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｆｕｎｃ－
ｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｍｏｄｅｒｎ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００６（７Ｓ）：
１４３－１４５．
［９］　Ｌｕｄｅｗｉｇ　Ｕ，Ｄｙｎｏｗｓｋｉ　Ｍ．Ｐｌａｎｔ　ａｑｕａｐｏｒｉｎ　ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ：Ｗｈｅｒｅ
ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ａｓｓａｙｓ，ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ　ｍｅｅｔ［Ｊ］．
Ｃｅｌｕｌａｒ　Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｌｉｆｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，２００９，６６（１９）：３１６１－３１７５．
［１０］　Ｍａｕｒｅｌ　Ｃ，Ｖｅｒｄｏｕｃｑ　Ｌ，Ｌｕｕ　Ｄ　Ｔ，ｅｔ　ａｌ．Ｐｌａｎｔ　ａｑｕａｐｏｒｉｎｓ：Ｍｅｍ－
ｂｒａｎｅ　ｃｈａｎｎｅｌｓ　ｗｉｔｈ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ａｎｎｕａｌ
Ｒｅｖｉｅｗ　ｏｆ　Ｐｌａｎｔ　Ｂｉｏｌｏｇｙ，２００８，５９：５９５－６２４．
［１１］　Ｇｕｓｔａｖｓｓｏｎ　Ｓ，Ｌｅｂｒｕｎ　Ａ－Ｓ，Ｎｏｒｄｅｎ　Ｋ，ｅｔ　ａｌ．Ｊｏｈａｎｓｏｎ　Ｕ．Ａ　ｎｏ－
ｖｅｌ　ｐｌａｎｔ　ｍａｊｏｒ　ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｉｎ　Ｐｈｙｓｃｏｍｉｔｒｅｌｌａ　ｐａｔｅｎｓ　ｍｏｓｔ
ｓｉｍｉｌａｒ　ｔｏ　ｂａｃｔｅｒｉａｌ　ｇｌｙｃｅｒｏｌ　ｃｈａｎｎｅｌｓ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ　Ｐｈｙｓｉｏｌ，２００５，１
（１）：２８７－２９５．
［１２］　Ｄａｎｉｅｌｓｏｎ　Ｊ　Ａ，Ｊｏｈａｎｓｏｎ　Ｕ．Ｕｎｅｘｐｅｃｔｅｄ　ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｑｕａ－
ｐｏｒｉｎ　ｇｅｎｅ　ｆａｍｉｌｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｏｓｓ　Ｐｈｙｓｃｏｍｉｔｒｅｌｌａ　ｐａｔｅｎｓ ［Ｊ］．ＢＭＣ
Ｐｌａｎｔ　Ｂｉｏｌｏｇｙ，２００８，８（２）：１－１５．
［１３］　Ｈ　Ｓｕｉ，Ｂ　Ｇ　Ｈａｎ，Ｊ　Ｋ　Ｌｅｅ，ｅｔ　ａｌ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ
ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ＡＱＰ１ｗａｔｅｒ　ｃｈａｎｎｅｌ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，２００１，
４１４：８７２－８７８．
［１４］　Ｓｉｎｇｈ　Ｐ，Ｓａｍｐａｔｈ　Ｓ．Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｌｙｃｅｒｏｌ
ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ　ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ　ＣｒＭＩＰ１［Ｊ］．
Ｐｌａｎｔ　＆Ｃｅｌ　Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，２００４，４５（９）：１３１３－１３１９．
［１５］　Ａｎｄｅｒｂｅｒｇ　Ｈ　Ｉ，Ｄａｎｉｅｌｓｏｎ　Ｊ，Ｊｏｈａｎｓｏｎ　Ｕ．Ａｌｇａｌ　ＭＩＰｓ，ｈｉｇｈ
ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ　ｍｏｔｉｆｓ［Ｊ］．Ｂｍｃ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ　Ｂｉｏｌｏｇｙ，
２０１１，１１（５）：１１０．
［１６］　Ｐｒｏｖａｓｏｌｉ　Ｌ．Ｍｅｄｉａ　ａｎｄ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｒｉｎｅ　ａｌ－
ｇａｅ［Ｃ］∥Ｗａｔａｎａｂｅ　Ａ，Ｈａｔｔｏｒｉ　Ｒ．Ｃｕｌｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｃｏｌｅｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ａｌ－
ｇａｅ．Ｊａｐａｎ：Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｐｌａｎｔ　Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，１９６８：６３－７５．
［１７］　马亮，梅晓宏，许文涛．玉米Ｉｎ５－２启动子功能区域在洋葱瞬时
表达系统中的分析［Ｊ］．农业生物技术学报，２０１０，１８（６）：１０７３－
１０７８．
Ｍａ　Ｌ，Ｍｅｉ　Ｘ　Ｈ，Ｘｕ　Ｗ　Ｔ．Ａｎａｌｙｓｅｓ　ｏｆ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｒｅｇｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｉｚｅ
Ｉｎ５－２ｐｒｏｍｏｔｅｒ　ｉｎ　ｔｒａｎｓｉｅｎｔ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｏｎｉｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒ－
ｎａｌ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０，１８（６）：１０７３－１０７８．
［１８］　Ｌｉｖａｋ　Ｋ　Ｊ，Ｓｃｈｍｉｔｔｇｅｎｔｄ．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｇｅｎｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｄａ－
ｔａ　ｕｓｉｎｇ　ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ＰＣＲ　ａｎｄ　ｔｈｅ　２－ΔΔＣｔ　ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．
Ｍｅｔｈｏｄｓ，２００１，２５（４）：４０２－４０８．
［１９］　Ｎｙｂｌｏｍ　Ｍ，Ｆｒｉｃｋ　Ａ，Ｗａｎｇ　Ｙ　ｅｔ　ａｌ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ａ－
ｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ＳｏＰＩＰ２；１ｍｕｔａｎｔｓ　ａｄｄｓ　ｉｎｓｉｇｈｔ　ｉｎｔｏ　ｐｌａｎｔ　ａｑｕａｐｏｒｉｎ　ｇａ－
ｔｉｎｇ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｂｉｏｌｏｇｙ，２００９，３８７（３）：６５３－６６８．
［２０］　冉昆，魏树伟，王宏伟，等．２２种植物水孔蛋白理化性质及其结构
特征的生物信息学分析［Ｊ］，植物生理学报，２０１５，５１（１）：９７－１０４．
Ｒａｎ　Ｋ，Ｗｅｉ　Ｓ　Ｗ，Ｗａｎｇ　Ｈ　Ｗ，ｅｔ　ａｌ．Ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ
ｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ
ａｑｕａｐｏｒｉｎｓ　ｉｎ　２２ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｐｌａｎｔｓ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ　Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ　Ｊｏｕｒｎａｌ，
２０１５，５１（１）：９７－１０４．
［２１］　Ｓｏｆｉａ　Ｇｕｓｔａｖｓｓｏｎ，Ａｎｎｅ－Ｓｏｐｈｉｅ　Ｌｅｂｒｕｎ，Ｋｒｉｓｔｉｎａ　Ｎｏｒｄｅｎ，ｅｔ　ａｌ．
Ａ　ｎｏｖｅｌ　ｐｌａｎｔ　ｍａｊｏｒ　ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｉｎ　Ｐｈｙｓｃｏｍｉｔｒｅｌｌａ　ｐａｔｅｎｓ
ｍｏｓｔ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｔｏ　ｂａｃｔｅｒｉａｌ　ｇｌｙｃｅｒｏｌ　ｃｈａｎｎｅｌｓ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ　Ｐｈｙｓｉｏｌ，
２００５，１３９（１）：２８７－２９５．
［２２］　Ｆｅｄｅｒｉｃｏ　Ａｂａｓｃａｌ，Ｉｋｅｒ　Ｉｒｉｓａｒｒｉ，Ｒａｆａｅｌ　Ｚａｒｄｏｙａ．Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ　ａｎｄ　ｅ－
ｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ［Ｊ］．Ｂｉｏｃｈｉｍｉｃａ　ｅｔ　Ｂｉｏ－
ｐｈｙｓｉｃａ　Ａｃｔａ，２０１４，１８４０（５）：１４６８－１４８１．
５８
中　国　海　洋　大　学　学　报 ２　０　１　６年
［２３］　Ａｌｅｘａｎｄｅｒｓｓｏｎ　Ｅ，Ｆｒａｙｓｓｅ　Ｌ，Ｓｊｏｖａｌ－Ｌａｒｓｅｎ　Ｓ，ｅｔ　ａｌ．Ｗｈｏｌｅ　ｇｅｎｅ
ｆａｍｉｌｙ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ｓｔｒｅｓｓ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｑｕａｐｏｒｉｎｓ［Ｊ］．
Ｐｌａｎｔ　Ｍｏｌ　Ｂｉｏｌ，２００５，５９（３）：４６９－４８４．
［２４］　余利刚，解莉楠，李玉花．植物抗逆反应中水孔蛋白的表达调控
研究 ［Ｊ］．生物技术通报，２０１１（８）：５－１４．
Ｙｕ　Ｌ　Ｇ，Ｘｉｅ　Ｌ　Ｎ，Ｌｉ　Ｙ　Ｈ．Ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｐａｔ－
ｔｅｒｎｓ　ｏｆ　ａｑｕａｐｏｒｉｎｓ　ｉｎ　ｐｌａｎｔｓ　ｕｎｄｅｒ　ａｂｉｏｔｉｃ　ｓｔｒｅｓｓ［Ｊ］．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏ－
ｇｙ　Ｂｕｌｅｔｉｎ，２０１１（８）：５－１４．
［２５］　Ｌｉａｎ　Ｈ　Ｌ，Ｙｕ　Ｘ，Ｙｅ　Ｑ，ｅｔ　ａｌ．Ｔｈｅ　ｒｏｌｅ　ｏｆ　ａｑｕａｐｏｒｉｎ　ＲＷＣ３ｉｎ
ｄｒｏｕｇｈｔ　ａｖｏｉｄａｎｃｅ　ｉｎ　ｒｉｃｅ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ　Ｃｅｌ　Ｐｈｙｓｉｏｌ，２００４，４５（４）：
４８１－４８９．
［２６］　Ｓａｒｄａ　Ｘ，Ｔｏｕｓｃｈ　Ｄ，Ｆｅｒｒａｒｅ　Ｋ，ｅｔ　ａｌ．Ｔｗｏ　ＴＩＰ－ｌｉｋｅ　ｇｅｎｅｓ　ｅｎｃｏ－
ｄｉｎｇ　ａｑｕａｐｏｒｉｎｓ　ａｒｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ　ｉｎ　ｓｕｎｆｌｏｗｅｒ　ｇｕａｒｄ　ｃｅｌｓ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ
Ｊ，１９９７，１２（５）：１１０３－１１１１．
［２７］　Ｓａｒｄａ　Ｘ，Ｔｏｕｓｃｈ　Ｄ，Ｆｅｒｒａｒｅ　Ｋ，ｅｔ　ａｌ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｌｏｓｅｌｙ
ｒｅｌａｔｅｄδ－ＴＩＰ　ｇｅｎｅｓ　ｅｎｃｏｄｉｎｇ　ａｑｕａｐｏｒｉｎｓ　ｗｈｉｃｈ　ａｒｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｙ
ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ　ｉｎ　ｓｕｎｆｌｏｗｅｒ　ｒｏｏｔｓ　ｕｐｏｎ　ｗａｔｅｒ　ｄｅｐｒｉｖａｔｉｏｎ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｅｘ－
ｐｏｓｕｒｅ　ｔｏ　ａｉｒ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ　Ｍｏｌ　Ｂｉｏｌ，１９９９，４０（１）：１７９－１９１．
［２８］　李嵘，牛向丽，苗雁文．水通道蛋白基因 ＯｓＰＩＰ２－６的功能分析
［Ｊ］．中国农业科学，２０１３，４６（１５）：３０７９－３０８６．
Ｌｉ　Ｒ，Ｎｉｕ　Ｘ　Ｌ，Ｍｉａｏ　Ｙ　Ｗ．Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ
ｐｌａｓｍａ　ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｇｅｎｅ　ＯｓＰＩＰ２；６ｉｎ　Ｒｉｃｅ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｔｉａ　Ａｇ－
ｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　Ｓｉｎｉｃａ，２０１３，４６（１５）：３０７９－３０８６．
［２９］　Ｌｉ　Ｇ　Ｗ，Ｐｅｎｇ　Ｙ　Ｈ，Ｙｕ　Ｘ，ｅｔ　ａｌ．Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｅｘｐｒｅｓ－
ｓｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｖａｃｕｏｌａｒ　ｍｅｍｂｒａｎｅ　ａｑｕａｐｏｒｉｎｓ　ｉｎ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｔｏ　ｖａｒｉ－
ｏｕｓ　ｓｔｒｅｓｓｅｓ　ｉｎ　ｒｉｃｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｌａｎｔ　Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，２００８，１６５
（１８）：１８７９－１８８８．
［３０］　Ｋｉｍ　Ｄ　Ｇ，Ｋｉｍ　Ｙ　Ｏ．Ａｎ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ａ　ｇｅｎｅ　ｆａｍｉｌｙ　ｅｎ－
ｃｏｄｉｎｇ　ｐｌａｓｍａ　ｍｅｍｂｒａｎｅ　ａｑｕａｐｏｒｉｎｓ　ｉｎ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｔｏ　ａｂｉｏｔｉｃ　ｓｔｒｅｓｓｅｓ
ｉｎ　Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ　ｔｈａｌｉａｎａ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ　Ｍｏｌ　Ｂｉｏｌ，２００４，５４（５）：７１３－
７２５．
［３１］　Ｓａｋｕｒａｉ　Ｊ，Ｉｓｈｉｋａｗａ　Ｆ，Ｙａｍａｇｕｃｈｉ　Ｔ，ｅｔ　ａｌ．Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　３３
ｒｉｃｅ　ａｑｕａｐｏｒｉｎ　ｇｅｎｅｓ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅｉｒ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ
［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ　Ｃｅｌ　Ｐｈｙｓｉｏｌ，２００５，４６（９）：１５６８－１５７７．
Ｃｌｏｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ＰｙＡＱＰ１ｉｎ　Ｐｙｒｏｐｉａ　ｙｅｚｏｅｎｓｉｓ
ＹＡＮＧ　Ｊｕｎ－Ｑｉｎｇ１，ＫＯＮＧ　Ｆａｎ－Ｎａ１，ＬＩ　Ｃｈａｏ１，ＢＩ　Ｇｕｉ－Ｑｉ　１，
ＳＵＮ　Ｍｅｉ－Ｊｕａｎ２，ＺＨＡＯ　Ｈａｉ－Ｌｏｎｇ１，ＬＩ　Ｎａ１，ＭＡＯ　Ｙｕｎ－Ｘｉａｎｇ１
（１．Ｔｈｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｍａｒｉｎｅ　Ｇｅｎｅｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｂｒｅｅｄｉｎｇ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｏｃｅａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６００３，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｈａｒｎａｃｙ，ｔｈｅ　Ａｆｆｉｌｉａｔｅｄ　Ｈｏｓｐｉｔａｌ　ｏｆ　Ｑｉｎｇｄａｏ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６０２１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ａｑｕａｐｏｒｉｎｓ　ａｒｅ　ａｎｃｉｅｎｔ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ　ｌｏｃａｌｉｚｅｄ　ｉｎ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｍｅｍｂｒａｎｅｓ　ａｎｄ　ｆａｃｉｌｉｔａｔｉｎｇ　ｗａｔｅｒ
ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｃｅｌ　ｍｅｍｂｒａｎｅｓ　ｒａｐｉｄｌｙ．Ａｑｕａｐｏｒｉｎ　ｐｌａｙｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｐｌａｎｔ　ｗａｔｅｒ　ｈｏｍｅｏｓｔａｓｉｓ
ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｆａｃｉｌｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ａｎｄ　ｓｏｌｕｔｅｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｄ　ｍａｃｒｏａｌｇａｅ　Ｐ．ｙｅｚｏｅｎｓｉｓ，ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ　ａｓ　Ｂａｎ－
ｇｉｏｐｈｙｃｅａｅ，ｉｓ　ａ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｓｐｅｃｉｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｌｕｃｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ　ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
ｓｔｒｅｓｓｅｓ　ｉｎ　ｍａｒｉｎｅ　ｒｅｄ　ａｌｇａｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ　ｌｉｔｔｌｅ　ｉｓ　ｋｎｏｗｎ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ＡＱＰ　ｇｅｎｅｓ　ｉｎ　Ｐ．ｙｅｚｏｅｎｓｉｓ．Ａ
ＰｙＡＱＰ１ｇｅｎｅ（ＧＩ　Ｎｕｍｂｅｒ　ｉｓ　ＫＴ７３５０４５）ｗａｓ　ｉｓｏｌａｔｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈｔ　ｓｉｌｉｃｏ　ｃｌｏｎｅ，ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｉｃ
ｄａｔａ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｔｈｅ　ｆｕｌ　ｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ＰｙＡＱＰ１ｃｏｎｔａｉｎｅｄ　ｏｎｅ　ｉｎｔｒｏｎ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｉｚｅ　ｏｆ　２００ｂｐ，ａｎｄ　ａｎ　ｏｐｅｎ
ｒｅａｄｉｎｇ　ｆｒａｍｅ　ｏｆ　１　１５１ｂｐ　ｅｎｃｏｄｉｎｇ　３３３ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄｓ．Ｔｈｅ　ｉｓｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｉｎｔｓ（ＰＩ）ａｎｄ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｗｅｉｇｈｔｓ
（ＭＷ）ｏｆ　ｔｈｅ　ＰｙＡＱＰ１ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｗｅｒｅ　３５．４ｋＤ　ａｎｄ　６．４３，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｐｙ－
ＡＱＰ１ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄ　ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ＰｙＡＱＰ１ｃｏｎｔａｉｎｅｄ　ｔｈｅ　ＭＩＰ　ｆａｍｉｌｙ　ｓｉｇｎａｔｕｒｅ　ＮＰＡ　ｍｏｔｉｆ　ａｓ　ｗｅｌ
ａｓ　ｓｉｘ　ｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅ　ｒｅｇｉｏｎｓ．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ　ｔｒｅｅ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　Ｐｙ－
ＡＱＰ１ｓｈａｒｅｄ　ｖｅｒｙ　ｌｏｗ　ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ　ｔｏ　ａｎｙ　ｏｔｈｅｒ　ｐｌａｎｔ　ＭＩＰ　ｂｕｔ　ａ　ｓｕｒｐｒｉｓｉｎｇｌｙ　ｈｉｇｈ　ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ　ｔｏ　ａ　ｓｕｂｃｌａｓｓ　ｏｆ　ｂａｃｔｅｒｉａｌ
Ｇｌｐｓ．Ｔｈｅ　ｐｌａｓｍｉｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ　ｅｎｃｏｄｉｎｇ　ＰｙＡＱＰ１－ＧＦＰ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　３５Ｓｐｒｏｍｏｔｅｒ　ｗａｓ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ　ｉｎｔｏ
ｏｎｉｏｎ　ｅｐｉｄｅｒｍａｌ　ｃｅｌｓ　ｂｙ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｉｅｎｔ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｎ　ｏｎｉｏｎ　ｅｐｉｄｅｒｍａｌ　ｃｅｌｓ　ｓｈｏｗｅｄ
ｕｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ＰｙＡＱＰ１ｐｒｏｔｅｉｎ　ｗａｓ　ｌｏｃａｌｉｚｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｅｌ　ｐｌａｓｍａ　ｍｅｍｂｒａｎｅ，ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　３５Ｓ：：ＧＦＰ　ｉｎ　ｔｈｅ
ｎｕｃｌｅｕｓ，ｃｙｔｏｐｌａｓｍ　ａｎｄ　ｐｌａｓｍａ　ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｅｌｓ．Ｔｏ　ｂｅｔｔｅｒ　ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔ－ｔｅｒｍ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｏｆ
ＰｙＡＱＰ１ｉｎ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｔｏ　ａｂｉｏｔｉｃ　ｓｔｒｅｓｓ，ｑＲＴ－ＰＣＲ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ　ｔｈｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｏｆ　ＰｙＡＱＰ１ｉｎ
ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ（ｓａｌｔ，ｄｒｏｕｇｈｔ　ａｎｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）．Ｕｎｄｅｒ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ｓｔｒｅｓｓ，ｔｈｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　Ｐｙ－
ＡＱＰ１ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｌｏｓｓ　ｒａｔｅ．Ｉｔ　ｗａｓ　ｎｏｔｉｎｇ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｗｈｅｎ　ｒｅｈｙ－
ｄｒａｔｉｏｎ　ａｆｔｅｒ　ｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ　ｒｅａｃｈｅｄ　８０％．Ｔｈｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｏｆ　ＰｙＡＱＰ１ｕｎｄｅｒ　ｓｏｒｂｉｔｏｌ　ａｎｄ　Ｎａｃｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ｗａｓ　ｓｉｍｉｌａｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　ＰｙＡＱＰ１ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ｓａｌｉｎｉｔｙ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｕｎｄｅｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｔｒｅｓｓ，ｔｈｅ
ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ＰｙＡＱＰ１ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ａｔ－８℃，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｔ　０℃ｗａｓ　ｓｌｉｇｈｔｌｙ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　ｎｏｒ－
ｍａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ＰｙＡＱＰ１ｇｒａｄｕａｌｙ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ｗｈｅｎ
ｇｒｏｗｔｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｂｙ　１０℃．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｗｏｒｋ，ｗｅ　ｒｅｐｏｒｔｅｄ　ｔｈｅ　ｉｓｏｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ
ｔｈｅ　ＰｙＡＱＰ１ｇｅｎｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｐ．ｙｅｎｏｚｅｓｉｓ，ｗｈｉｃｈ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｔｈｅ　ｉｎｓｉｇｈｔｓ　ｆｏｒ　ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ　ｏｆ　ＰｙＡＱＰ１
ｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｔｏ　ａｂｉｏｔｉｃ　ｓｔｒｅｓｓｅｓ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　Ｐｙｒｏｐｉａ　ｙｅｚｏｅｎｓｉｓ；ａｑｕａｐｏｒｉｎ；ｓｕｂｃｅｌｕｌａｒ　ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ；Ｒｅａｌ　ｔｉｍｅ－ＰＣＲ；ａｂｉｏｔｉｃ　ｓｔｒｅｓｓ
责任编辑　高　蓓
６８