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CONSTRUCTION OF RECOMBINANT PROKARYOTIC EXPRESSION VECTOR FOR
Brassica juncea BjJ102 AND IDENTIFICATION OF ITS FUNCTION FOR HIGH SALINITY TOLERANCE

印度芥菜BjJ10-2基因原核表达载体



全 文 :核 农 学 报 2011,25(2):0247 ~ 0252
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2010-04-15 接受日期:2010-08-13
基金项目:中国博士后科学基金(No. 20060390479),河北农大博士启动基金(200805),转基因生物新品种培育重大科研专项基金(No.
2009ZX08002-012B)
作者简介:郝梦雨(1983-),女,河南开封人,硕士研究生,研究方向为植物功能基因。E-mail:hbwang204@ 126. com
通讯作者:郎明林(1969-),男,河北石家庄人,副研究员,研究方向为生物化学与分子生物学。E-mail:langminglin@ tsinghua. org. cn
文章编号:1000-8551(2011)02-0247-06
印度芥菜 BjJ10-2 基因原核表达载体
构建及抗盐功能的鉴定
郝梦雨1 郎明林1,2 杨学举1
(1. 河北农业大学生命科学学院,河北省作物种质资源实验室,河北 保定 071001;
2. 清华大学生命科学学院,北京 100084)
摘 要:利用 RT-PCR 技术克隆了印度芥菜核糖体相关膜蛋白 RAMP4 家族成员 BjJ10 - 2 基因的开放读
码框,成功构建了 pET32a-BjJ10-2 原核表达载体,通过热激法将其转化到原核表达菌株 BL21(DE3)
plysS 中,得到重组大肠杆菌 BL21(pET32a-BjJ10-2)。SDS-PAGE 凝胶电泳检测到在 IPTG 诱导下 BjJ10
- 2 在 BL21 菌株中获得表达。利用分光光度计检测重组大肠杆菌 BL21(pET32a-BjJ10-2)和对照菌株
BL21(pET32a)的抗盐性,结果表明,过表达 BjJ10-2 的 BL21 菌株的抗盐性明显高于对照菌株,其抗
NaCl 的浓度可高达 0. 8mol /L。半定量 RT-PCR 的结果表明 BjJ10-2 基因响应盐胁迫,在印度芥菜根部
其 mRNA 转录丰度显著增强,在 8 ~ 12h 达到峰值。说明 BjJ10-2 是一个新的盐胁迫响应基因,可能在
植物抗盐生理过程中扮演重要角色。
关键词:印度芥菜;BjJ10-2;原核表达载体;大肠杆菌 BL21 菌株;抗盐性;半定量 RT-PCR
CONSTRUCTION OF RECOMBINANT PROKARYOTIC EXPRESSION VECTOR FOR
Brassica juncea BjJ10-2 AND IDENTIFICATION OF ITS FUNCTION FOR HIGH SALINITY TOLERANCE
HAO Meng-yu 1 LANG Ming-lin 1,2 YANG Xue-ju 1
(1. Crop Germplasm Resource Lab of Hebei ProvinceBaoding,College of Life Science,
Agricultural University of Hebei,Baoding,Hebei 071001;
2. College of Life Science,Tsinghua University,Beijing 100084)
Abstract:Using RT-PCR,we cloned the open reading frame (ORF)of RAMP4 super family member BjJ10-2 from
Brassica juncea,then the prokaryotic expression vector pET32a-BjJ10-2 was constructed and transformed into E. coli
strain BL21(DE3)plysS. SDS-PAGE gel electrophoresis showed that BjJ10-2 was expressed in BL21 strain after IPTG
induction. Using spectrophotometer we tested the salt tolerance ability of recombinant BL21(pET32a-BjJ10-2) and
control BL21(pET32a). The results showed that over-expression of BjJ10-2 markedly increased salt tolerance of BL21
compared with the control of empty vector transformed BL21 strain,and the critical concentration of NaCl resistance
could be up to 0. 8mol /L. Semi-quantitative RT-PCR showed that BjJ10 - 2 was responded to salt stress,and its
transcript abundance was significantly enhanced in the root of B. juncea and reached the peak at 8 ~ 12h after NaCl
treatment. The result showed that BjJ10 - 2 is a new salt stress responsive gene and might play an important role in the
physiological processes of salt tolerance in plants.
Key words:Brassica juncea;BjJ10 - 2;prokaryotic expression vector;E. coli BL21;salt resistant;semi-quantitative
RT-PCR
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核 农 学 报 25 卷
盐害是影响植物生长和农作物产量的主要逆境因
素,目前,全球盐渍化土地约占超过 6%的土地面积和
近 20%的灌溉面积[1,2]。盐渍化使土地开垦和灌溉变
得更加困难,由此导致地下水位的上升和植物根部区
域盐的富集[2]。盐度通过引起渗透胁迫、氧化应激和
离子毒性来破坏植物细胞,导致细胞脱水,膨压减少,
生物合成中断和光合作用受损[3 ~ 6]。植物通过长期的
进化,在其生长习性、结构和生理生化等方面形成了对
逆境的各种适应对策,如无机渗透调节、有机渗透调
节、抗氧化防御系统及激素调节等[7,8]。在这些不同
的适应机制中,Na + 的液泡隔离和外排被认为是植物
细胞抵抗盐胁迫的有效机制[3,4,7,8]。随着生物技术的
迅猛发展,通过基因工程手段来培育抗盐性显著的植
物品种是开发利用大面积盐荒地的重要发展方向。这
需要不断开掘抗逆性显著的功能基因。近年来,人们
通过转基因技术操纵植物中的 Na + /H +逆向转运蛋白
和 H + -焦磷酸酶的表达,为提高植物对盐碱等非生
物胁迫的耐性提供了机会[6 ~ 9]。Shi 等 [10]利用 CaMV
35S 启动子在拟南芥中过表达 SOS1 基因,使转该基因
拟南芥的抗盐性明显增强。SOS1 编码一个质膜 Na + /
H +逆向转运蛋白,是首次通过基因工程手段过表达该
基因限制 Na + 的积累而提高了植物抗盐性。Li 等
[11]将拟南芥液泡 H + - 焦磷酸酶(AVP1)在转基因植
物中过表达,促进了转基因植株细胞中 Na + 向液泡中
的区域化隔离,进而增强了植株的抗盐性。
本研究从印度芥菜中发现了一新的盐胁迫响应基
因 BjJ10 - 2,该基因属于 RAMP4(Ribosome-associated
Membrane Protein 4)家族成员。迄今,有关植物中该
家族成员的功能研究还未见报道。本试验构建了
BjJ10 - 2 的原核表达载体 pET32a-BjJ10-2,研究了
BjJ10 - 2 在 BL21 菌株中的表达及其对抗盐性的影
响,并通过半定量 RT-PCR 检测了盐胁迫条件下 BjJ10
- 2 在印度芥菜根部的转录丰度变化,为进一步研究
RAMP4 家族成员 BjJ10 - 2 的功能,探索新的抗盐机
制奠定了基础,也为抗逆基因工程育种提供了重要理
论依据和物质基础。
1 材料和方法
1. 1 材料
印度芥菜,原产印度德里(India,Delhi),受赠于
美国 国 家 种 质 资 源 实 验 室 (National Germplasm
Resources Laboratory),索取号 IP173874。大肠杆菌
TOP10,BL21(DE3)plysS,原核表达载体 pET-32a(+)
由本 实 验 室 提 供。 Trizol、反 转 录 试 剂 盒、pGM-T
Simple Vector(简称 T 载体)、T4 DNA Ligase 及 DNA 限
制性内切酶 BamHⅠ和 XhoⅠ购自宝生物工程(大连)
有限公司。DNA 凝胶回收试剂盒购自上海生工生物
工程技术服务有限公司。引物由上海生工生物工程技
术服务有限公司合成。其余化学试剂均为国产分析
纯。
1. 2 方法
1. 2. 1 BjJ10 - 2 基因的克隆及载体构建 用 Trizol
法提取经 200μm /L CdCl2 处理 4h 的印度芥菜总
RNA。参照 M-MLV RTase cDNA 第一链合成试剂盒说
明书进行反转录合成第一链 cDNA,作为目的基因扩
增 的 模 板。依 据 BjJ10-2 cDNA 序 列 (GenBank
accession number:AY555770),设计了扩增其开放读
码框(ORF)区的引物序列:上游引物序列为:5′-CGC
GGATCCATGACAACTTCAAAGAGGC-3′,含有 BamHⅠ
的酶切位点(划线部分)及起始密码子;下游引物序列
为:5′-CCGCTCGAGTTATGA CATGCCTCCGCTAG-3’,
含有 XhoⅠ的酶切位点(划线部分)及终止密码子。用
于 PCR 扩增的反应体系为 50μl,cDNA 模板量 2μl,反
应条件为:94℃预变性 2min;94℃ 30s,62℃ 45s,72℃
30s,29 个循环;72℃延伸 10min,4℃保存。PCR 扩增
产物经 1%琼脂糖凝胶电泳后,切胶回收。
将上步得到的胶回收产物与 T 载体按照 7∶ 1的比
例混合,16℃连接过夜。之后,用热激法将连接产物转
化到 E. coli TOP10 中,涂平板进行蓝白斑筛选。利用
菌液 PCR 和 BamHⅠ /XhoⅠ双酶切对阳性单克隆进行
鉴定。将含目的片段的质粒测序验证正确后,用
BamHⅠ和 XhoⅠ双酶切重组质粒 pGM-BjJ10-2 和原核
表达质粒 pET-32a(+),然后进行 1%琼脂糖凝胶电泳
分离。通过 DNA 凝胶回收试剂盒分别切胶回收电泳
分离的 BjJ10 - 2 ORF 区 cDNA 片段和 pET-32a(+)质
粒开环 DNA,按照 3 ∶ 1(目的 DNA 片断 ∶ 质粒载体)的
比例混合,16℃连接过夜。用热激法将连接产物转化
到 E. coli BL21 中,在含有氨苄霉素的琼脂平板上筛选
阳性单克隆。通过菌液 PCR 挑选阳性单克隆,并对阳
性克隆重组质粒进行 BamHⅠ和 XhoⅠ双酶切鉴定。
酶切鉴定正确的重组质粒再经测序验证后,方可用于
后续的功能验证试验。
1. 2. 2 SDS-PAGE 凝胶电泳检测 BjJ10-2 在 BL21 转
化菌株中的表达 分别取经 37℃,200rpm 振荡培养过
夜的重组大肠杆菌 BL21 (pET32a-BjJ10-2)和对照菌
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2 期 印度芥菜 BjJ10-2 基因原核表达载体构建及抗盐功能的鉴定
株 BL21(DE3)plysS 200μl 转接到含有相应抗生素的
20ml LB 液体培养基锥形瓶中,37℃,200rpm 振荡培养
2 ~ 3h,OD600值达到 0. 6 ~ 0. 8 时开始用终浓度为
0. 8mmol IPTG 诱导。6h 后将已诱导的宿主菌各取
1ml,12000rpm 离心 1min,收集已诱导的细胞,去上清;
加入 100μl 10mmol /L Tris-HCl(pH8. 0)和 2μl 2% β-
巯基乙醇,重悬细胞沉淀,超声波处理 5min 后,
12000r /min,4℃离心 15min,取上清和沉淀物。
用 SDS-PAGE 凝胶电泳法检测 BjJ10-2 基因在
BL21 (pET32a-BjJ10-2)和对照菌株 BL21(DE3)plysS
中的表达情况。
1. 2. 3 半定量 RT-PCR 检测 NaCl 胁迫条件下 BjJ10
- 2 mRNA 转录丰度的变化
1. 2. 3. 1 引物 检测目的基因丰度的引物是根据该
基因内部一段非保守区段设计的,序列如下:上游引物
RT-F:5’-CTTCTCCGGCGTAATCAT-3’,下游引物 RT-
R:5’- GACAACAACAACGGCAAC-3’,预计扩增片段
大小 459bp。β-Actin 作为内参基因,以控制模版量,其
引 物 序 列 如 下: 上 游 引 物 Actin-F: 5 ’-
TATGTTGCTATTCAGGCCGTTC-3’,下游引物 Actin-R:
5’-GGAGTTGTAAGTTGTTTCGTGGATT -3’。
1. 2. 3. 2 胁迫处理 250mmol /L NaCl 处理在 MS 培
养基中生长 25d 左右 5 ~ 6 片叶龄的印度芥菜的根部,
处理时间为 0、4、8、12 和 24h。
1. 2. 3. 3 总 RNA 提取和反转录 用 Trizol 法提取不
同时间段 NaCl 处理和未处理印度芥菜的根部总
RNA,通过琼脂糖凝胶电泳检测总 RNA 质量。总
RNA 经 DNAase I 消化后,用核酸分光光度计测定各
样品总 RNA 的浓度,取等量的 1μg 总 RNA,利用 M-
MLV RTase cDNA 第一链合成试剂盒合成单链 cDNA,
作为半定量 PCR 的模板。
1. 2. 3. 4 RT-PCR 反应 以反转录产物单链 cDNA 为
模板,用 Actin 引物进行 PCR 扩增,以控制模板量的一
致。首先分别用 Actin 引物和 BjJ10 - 2 引物,利用未
处理对照 cDNA 为模板,进行分管 PCR 扩增,确定每
个基因在指数扩增区的循环数,然后再进行各处理的
PCR 扩增。本试验 Actin 和 BjJ10 - 2 PCR 反应循环数
均为 25。
1. 2. 4 过表达 BjJ10 - 2 的 BL21 菌株的抗盐性检测
(1)分别取 BL21 (pET32a-BjJ10-2)和对照 BL21
(pET32a)600μl,加到含 NaCl 和氨苄抗生素的 30ml
LB 液体培养基中,NaCl 终浓度分别为 0. 4、0. 6、
0. 8mol /L,每个处理设置 3 个重复,37℃振荡培养,每
隔 1h 测定 OD600值,共测 9h。
(2)分别挑取重组菌株 BL21 (pET32a-BjJ10-2)
和对照菌株 BL21(pET32a)单克隆至含有氨苄抗生素
的 LB 液体培养基中,37℃,200rpm 振荡培养过夜,使
OD600值均达到 2. 0。然后分别稀释每种菌液的 OD600
值至 2. 0、0. 4、0. 08 和 0. 016。吸取每个稀释度的菌液
5μl,点到含有 0、0. 6、0. 8mol /L NaCl 和相应抗生素的
LB 固体培养基上,30℃暗培养,10d 后观察菌斑生长
情况。
1. 2. 5 BjJ10 - 2 同源序列比对分析 通过 NCBI 和
DNAMAN 将 BjJ10 - 2 和 其 他 物 种,如 拟 南 芥
(AtRAMP4-1)、水稻(OsRAMP4-1)、杨毛果(PtRAMP4-
1)、念珠菌(CdRAMP4-1)以及小鼠(MmRAMP4-2,3)
的 RAMP4 家族基因的推测氨基酸序列进行比对分
析。
2 结果与分析
2. 1 BjJ10 - 2 基因开放读码框的扩增
采用常规的 Trizol 方法提取盐胁迫印度芥菜的总
RNA,用 1% (质量体积比)的琼脂糖凝胶电泳检测
RNA 质量,如图 1(泳道 1,2)所示。从图中可以清晰
地看到 28S rRNA、18S rRNA 以及 5S rRNA 3 条 RNA
条带,表明所提总 RNA 完整性很好,可以用于 cDNA
的合成。以该 cDNA 为模板,利用合成的 BjJ10 - 2
ORF 区引物进行 PCR 扩增,得到大小约为 220bp 的目
的片段,如图 1(泳道 4)所示,与预期相吻合。
2. 2 原核表达载体 pET32a-BjJ10-2 的构建
将图 1 泳道 4 的 PCR 产物通过 T /A 克隆连接到
pGM-T 载体,得到重组质粒 pGM-BjJ10-2,经 BamHⅠ
和 XhoⅠ双酶切后得到酶切产物(图 2 泳道 1),和图 1
(泳道 4)中 RT-PCR 扩增得到的 DNA 片断大小一致,
表明已筛选到阳性克隆。经测序确定序列正确后,进
一步构建了原核表达载体 pET32a-BjJ10-2。图 2(泳道
2)示 pET32a-BjJ10-2 重组质粒经 BamHⅠ和 XhoⅠ双
酶切后得到的酶切产物,与图 1(泳道 4)及图 2 (泳道
1)中的目的基因片段大小一致,说明原核表达载体构
建成功。
2. 3 BjJ10 - 2 在 BL21 菌株过表达的检测
利用 SDS-PAGE 电泳检测了所构建载体目的基因
在 BL21 菌株的表达情况,结果如图 3 所示。目的片
段表达约 7. 5kDa 的蛋白,加上表达系统 N 端有 HIS·
Tag 序列表达约产生 20. 0kDa 大小的蛋白,所以二者
的融合蛋白分子量预测为 27. 5kDa 左右。经过终浓
度为 0. 8mmol /L 的 IPTG 诱导后,重组质粒在大约
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核 农 学 报 25 卷
图 1 印度芥菜总 RNA 和 BjJ10 - 2
RT-PCR 产物的电泳检测
Fig. 1 B. juncea total RNA and RT-PCR products of
BjJ10 - 2 analyzed by agarose gel electrophoresis
1,2:印度芥菜总 RNA;3:DNA marker DL2000;
4:BjJ10 - 2 RT-PCR 扩增产物
1,2:Total RNA extracted from B. juncea;3:DNA
marker DL2000;4:RT-PCR products of BjJ10 - 2
图 2 重组质粒 pGM-BjJ10-2 和 pET32a- BjJ10-2 的酶切鉴定
Fig. 2 Restriction analysis of pGM-BjJ10-2
and pET32a-BjJ10-2
M:DL2000;1:重组质粒 pGM-BjJ10-2 的 BamHⅠ和
XhoⅠ酶切产物;2:重组质粒 pET32a-BjJ10-2 的
BamHⅠ和 XhoⅠ酶切产物
1:pGM-BjJ10-2 digested by BamHⅠand Xho I;
2:pET32a- BjJ10-2 digested by BamHⅠand Xho I
27. 5kDa 位置出现了强的特异条带,与预期结果一致。
说明目的基因在原核载体中可成功表达。
2. 4 NaCl 胁迫条件下 BjJ10 - 2 mRNA 转录丰度的
变化
为了检测 BjJ10 - 2 基因表达是否与盐胁迫有关,
利用半定量 RT-PCR 检测了 NaCl 胁迫条件下印度芥
菜根部 BjJ10 - 2 mRNA 转录丰度的变化。结果显示
(图 4),在未胁迫条件下,BjJ10 - 2 具有一定的表达
量。在 250mmol /L NaCl 胁迫条件下,该基因迅速启动
过表达,并在 8 ~ 12h 时达到最大值,其后在 24h 时转
录水平明显降低。说明该基因能够响应盐胁迫,在印
度芥菜抵御高盐胁迫方面可能扮演重要角色。
图 3 BjJ10-2 蛋白原核表达的 SDS-PAGE 图谱
Fig. 3 SDS-PAGE analysis of BjJ10 - 2
expression in BL21 strain induced by IPTG
1:pET32a-BjJ10-2 转化 BL21 诱导 6h;
2:对照空载体 pET32a 转化 BL21 诱导 6h;
3:蛋白分子量标记
1:BL21 cells harboring pET-BjJ10-2 treated with
IPTG for 6h;2:control,BL21 cells harboring empty
vector pET32a treated with IPTG for 6h;
3:protein molecular weight marker
图 4 半定量 RT-PCR 检测盐胁迫条件下印度
芥菜根部 BjJ10 - 2 基因转录丰度的变化
Fig. 4 Semi-quantitative RT-PCR analysis of
BjJ10 - 2 transcript abundance in root of
B. juncea treated by 250mmol /L NaCl
2. 5 BjJ10 - 2 过表达对重组大肠杆菌 BL21 的 NaCl
抗性分析
为了检测 BjJ10 - 2 过表达是否可以提高转基因
生物体的抗盐胁迫能力,本研究检测了不同浓度 NaCl
胁迫条件下过表达 BjJ10 - 2 的 BL21 菌株与对照转空
载体 BL21 菌株的生长情况。结果表明,在 NaCl 为
0. 4mol /L时,胁迫时间达到 5h 之前,对照转空载体菌
株的生长明显受到抑制,之后生长情况开始好转;过
表达 BjJ10-2 的菌株在 8h 之前一直都处于对数生长
期,生长状况显著优于对照菌株(图 5-a)。在 NaCl 浓
度为 0. 6mol /L 时,对照菌株几乎不能生长,而过表达
BjJ10-2 的菌株还可进行指数生长,生长高峰时 OD600
值为 0. 4743,约为对照菌株的 3 倍(图 5-b)。在 NaCl
浓度为 0. 8mol /L 时,BjJ10-2 过表达菌株和对照菌株
052
2 期 印度芥菜 BjJ10-2 基因原核表达载体构建及抗盐功能的鉴定
图 5 不同浓度 NaCl 胁迫条件下 BL21(pET32a)与 BL21(pET32a-BjJ10-2)的生长曲线
Fig. 5 Effect of different concentration of NaCl treatment on the growth
curve of BL21 (pET32a)and BL21 (pET32a-BjJ10-2)strains
图 6 不同浓度 NaCl 胁迫条件下空质粒和 BjJ10-2
重组质粒 BL21 菌株的生长情况
Fig. 6 Effect of different concentration of
NaCl treatment on the plaque growth of
BL21 (pET32a-BjJ10-2)and
BL21 (pET32a)strains
对照为 BL21(pET32a-BjJ10-2)与 BL21(pET32a)在正常培养基上 2d 的
菌斑生长情况;处理分别为在 0. 6 和 0. 8mol / L NaCl 胁迫条件下 BL21
(pET32a-BjJ10-2)与 BL21(pET32a)的菌斑生长情况(10d)。
Control showed two days growth of BL21 (pET32a) and BL21 (pET32a-
BjJ10-2)strains on normal medium;Treatment showed 10d growth of BL21
(pET32a)and BL21 (pET32a-BjJ10-2) strains on medium contained 0. 6
and 0. 8mol / L NaCl,respectively.
的生长均明显受到抑制,但过表达 BjJ10 - 2 的菌株长
势略微好于对照菌株(图 5-c)。
图 6 显示了在 LB 固体培养基上不同浓度 NaCl 对
BL21 重组菌株生长的影响。经过 2d 的暗培养,重组
菌株和对照菌株的菌斑生长情况都很好,基本看不出
差别。2 种菌株在加入 0. 6 和 0. 8mol /L NaCl 的 LB 固
体培养基上生长 10h 后,均可看出 BjJ10-2 过表达菌株
的生长情况明显好于对照菌株。
以上试验结果说明,过表达 BjJ10 - 2 可显著提高
转化菌株的抗高盐能力,与对照菌株相比,BjJ10-2 过
表达菌株耐受 NaCl 的浓度可高达 0. 8mol /L。
2. 6 BjJ10 - 2 基因与其他物种同源序列比对分析
应用 DNAMAN 软件对来自拟南芥(AtRAMP4-
1)、水稻(OsRAMP4-1)、杨毛果(PtRAMP4-1)、念珠菌
(CdRAMP4-1)和小鼠(MmRAMP4-2,3)的 RAMP4 家
族基因进行了比对分析(图 7)。可以看出 BjJ10 - 2
基因的氨基酸序列和植物的同源性很高,其中与拟南
芥的 RAMP4 家族基因的同源性高达 97. 6%,另外与
水稻和杨毛果的同源性也很高,该基因与动物如小鼠
和细菌的同源性则较低。
3 讨论
BjJ10 - 2 基因隶属于 RAMP4 基因家族。虽然该
家族成员的基因序列在很多物种中被揭示,但对这个
家族基因成员的具体生物学功能还了解很少。迄今,
在植物学领域还未见有关该家族基因的文献报道,有
关该基因家族成员功能分析的几篇报道,也主要是针
对哺乳动物大鼠的应激相关内质网蛋白 (Stress-
Associated Endoplasmic Reticulum Protein 1,SERP1)。
例如,Hori 等[11]通过同源重组靶基因敲除技术制成了
SERP1 - / -大鼠,发现与对照大鼠相比,SERP1 - / - 大鼠
表现出生长迟缓,死亡率上升,葡萄糖耐受性下降。推
测与缺失 SERP1 引起的内质网应激失调有关。
RAMP4 是由 66 个氨基酸残基组成的末端锚定
(TA)蛋白[12],是内质网易位位点组分之一,被认为协
助蛋白在细胞质或细胞器膜内的嵌入,并在内质网中
参与控制膜蛋白的生物合成途径[12 ~ 14]。经过嘌呤和
152
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2010,25(2):0247 ~ 0252
图 7 不同物种中 RAMP4 家族基因的氨基酸比对分析
Fig. 7 Multiple alignment of amino acid sequence among RAMP4 genes from different species
高盐的处理后,RAMP4 和易位子组分可以从核糖体中
释放出来[15],大部分的 RAMP4 可以和 Sec61p 复合体
(Sec61 易位复合物的亚基)清楚地区分开。通过这个
发现,推测 RAMP4 可能在易位过程中起到催化或调节
的作用[16]。鉴于许多膜蛋白基因在植物抗盐生理过程
中扮演了重要角色,例如 SOS1[10],H(+)- ATPase[17]
等,RAMP4 蛋白可能在维持这些蛋白的生物合成以及
在质膜或细胞器膜的正确嵌入和稳定上发挥作用,但其
具体的功能机制有待于进一步的试验验证。
本实验室利用原核表达和半定量 RT-PCR 方法对
印度芥菜 RAMP4 家族基因 BjJ10 - 2 的抗盐性进行了
分析。BjJ10 - 2 基因在 BL21 菌株中表达后显著提高
了转化菌的抗盐胁迫能力。应用半定量 RT-PCR 方法
检测到 BjJ10 - 2 基因在印度芥菜根部的 mRNA 转录
丰度响应 NaCl 胁迫而显著增强表达。这些结果表明
BjJ10-2 在植物抗盐生理过程具有一定的功能角色。
在此基础上,对该基因的功能结构、抗盐机制等方面的
进一步深入研究,将有望揭示植物抗盐胁迫的新机理。
此外,本研究也为植物抗逆基因工程提供了一个新的
抗盐功能基因,具有重要的理论意义和应用价值。
参考文献:
[1 ] FAO. Global network on integrated soil management for sustainable
use of salt-affected soils[J]. FAO Land and Plant Nutrition
Management Service,2000
[2 ] Munns R,Tester M. Mechanisms of salinity tolerance[J]. Annual
Review of Plant Biology,2008,59:651 – 681
[3 ] Blumwald E. Sodium transport and salt tolerance in plants[J].
Current Opinion in Cell Biolology,2000,12:431 – 434
[4 ] Blumwald E,Aharon G S,Apse M P. Sodium transport in plant
cells[J]. Biochimicaet Biophysica Acta,2000,1465:140 – 151
[5 ] Waditee R,Hibino T,Nakamura T,Incharoensakdi A,Takabe T.
Overexpression of a Na + /H + antiporter confers salt tolerance on a
freshwater cyanobacterium,making it capable of growth in sea water
[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United
States of America,2002,99:4109 – 4114
[6 ] Mller I S,Tester M. Salinity tolerance of Arabidopsis:a good model
for cereals[J]. Trends in Plant Science,2007,12:534 – 540
[7 ] Yamaguchi T,Blumwald E. Developing salt-tolerant crop plants:
challenges and opportunities[J]. Trends in Plant Science,2005,
10:615 – 620
[8 ] 乔海龙,沈会权,陈 和,陈 健,陶 红,陈晓静 . 大麦盐害及耐盐机
理的研究进展[J].核农学报,2007,21(05):527 - 531
[9 ] Flowers T J. Improving crop salt tolerance [J]. Journal of
Experimental Botany,2004,55:307 – 319
[10] Shi Huazhong,Lee Byeong-ha,et al. Overexpression of a plasma
membrane Na + /H + antiporter gene improves salt tolerance in
Arabidopsis thaliana[J]. Nature biotechnology,2002
[11] Li Zhigang, Christian M, et al. Heterologous expression of
Arabidopsis H + -pyrophosphatase enhances salt tolerance in
transgenic creeping bent grass (Agrostis stolonifera L.)[J]. Plant
Cell and Environment,2010,33:272 – 289
[12] Vincenzo F,Milan S,et al. Distinct targeting pathways for the
membrane insertion of tail anchored (TA)proteins[J]. J Cell Sci,
2008,121(Pt 11):1832 – 1840
[13] Hori O,Miyazaki M,Tamatani T,Ozawa K,Takano K,Okabe M,
Hartmann E,Mai P, Sterm D M, et al. Deletion of SERP1 /
RAMP4, a component of the endoplasmic reticulum (ER )
translocation sites,lead to ER stress[J]. Mol Cell Biol,2006,26:
4257 - 4267
[14] Schroder K,Martoglio B,Hofmann M,Holscher C,Hartmann E,
Prehn S,Rapoport T A,Dobberstein B. Control of glycosylation of
MHC class Ⅱ-associated invariant chain by translocon-associated
RAMP4[J]. EMBO J,1999,18:4804 - 4815
[15] Yamaguchi A, Hori O, Stern D M, Hartmann E, Ogawa S,
Tohyama M. Stress-associated endoplasmic reticulum protein 1
(SERP1)/ ribosome-associated membrane protein 4 (RAMP4 )
stabilizes membrane protein during stress and facilitates subsequent
glycosylation[J]. Cell Biol,1999,147:1195 - 1204
[16] Gorlich D,Rapoport T A. Protein translocation into proteoliposomes
reconstituted from purified components of the endoplasmic reticulum
membrane[J]. Cell,1993,75:615 - 630
[17] Wakeel A,Sümer A,Hanstein S,Yan F,Schubert S. In vitro effect
of different Na(+ )/K(+ ) ratios on plasma membrane H(+ )-
ATPase activity in maize and sugar beet shoot [J]. Plant Physiol
Biochem,2011,49:341 - 345
(责任编辑 王媛媛)
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