全 文 ：植物生理学报 Plant Physiology Journal 2014, 50 (10): 1585~1592　　doi: 10.13592/j.cnki.ppj.2014.0093 1585
收稿 2014-07-31　　修定 2014-08-27
资助 “十二五”农村领域国家科技计划课题项目 (2013AA
102706)。
* 通讯作者(E-mail: lyhshen@126.com; Tel: 0451-82191783)。
羊草水孔蛋白基因LcPIP的克隆与表达分析
张旸, 孙天旭, 汤明威, 郭勃予, 解莉楠, 李玉花*
东北林业大学生命科学学院, 哈尔滨150040
摘要: 本研究基于羊草水孔蛋白EST序列, 应用RACE克隆技术从盐胁迫的羊草中克隆了cDNA全长为1 204 bp的水孔蛋白
基因, 其GenBank登录号为KJ459872。经生物信息学分析, 该基因开放阅读框为879 bp, 其编码的蛋白含有292个氨基酸, 蛋
白质分子量为30.93 kDa, 理论等电点(pI)为7.00, 与已知的小麦、大麦和玉米等单子叶植物来源的同类基因同源性较高, 相
似性为80%~98%, 与小麦TaPIP1的遗传关系最近, 与PIP1家族聚为一类。荧光定量PCR分析显示, 在200 mmol·L-1的Na2CO3
胁迫不同时间后, 羊草根中LcPIP基因的表达量在6 h时受到抑制, 12~24 h之间表达量明显上升, 但胁迫持续48 h后, LcPIP
表达量降至极低水平。羊草叶片的LcPIP基因表达量逐渐上升, 48 h达到最高峰, 72 h表达量下降。
关键词: RACE; 质膜内在蛋白; 生物信息学; 羊草; 表达分析
Cloning and Expression Analysis of LcPIP cDNA from Leymus chinensis
ZHANG Yang, SUN Tian-Xu, TANG Ming-Wei, GUO Bo-Yu, XIE Li-Nan, LI Yu-Hua*
College of Life Sciences, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China
Abstract: Based on the PIP EST sequence of Leymus chinensis, a full length cDNA named LcPIP from L. chin-
ensis under salinity stress was cloned by RT-PCR RACE. Sequence analysis indicated that the gene contained 1
024 bp nucleotide, and an open reading frame (ORF) encoding 292 amino acids. The molecular weight of the
protein was 30.93 kDa and theoretical pI was 7.00. Homology analysis showed that the deduced amino acid
sequence of LcPIP shared 85%–98% identity with PIP from monocotyledon, such as Triticum aestivum, Hor-
deum vulgare and Zea mays, had a closest genetic relationship with wheat TaPIP1, belonged to the PIP1 fam-
ily. The expression of LcPIP was analyzed by fluorogenic quantitative PCR under Na2CO3 stress. With the
extension of Na2CO3 stress time, the expression of LcPIP dropped from 0 to 6 h in the roots, and then de-
creased, the peak of expression level arrived at 12 h; but dropped after 24 h. In the leaves, the expression of
LcPIP decreased gradually, and the peak of expression level arrived at 48 h; and then the LcPIP expression
dropped after 48 h.
Key words: RACE; PIP; bioinformatics; Leymus chinensis; expression analysis
植物质膜内在蛋白(plasma membrane intrinsic
protein, PIP)是能够选择性地高效跨膜转运水分子
的水孔蛋白(aquaporin, AQP)的亚类, 因与膜内在
蛋白(membrane intrinsic protein, MIP)具有较高的
序列同源性和结构相似性, 属于MIP超家族(李红
梅等2010; 阮想梅等2009)。PIP的主要功能是增加
细胞质膜对水分的通透性, 促进水分快速的跨膜
转运, 有效调节细胞的渗透势。在植物生长发育
的过程中, PIP参与转运其它具有重要生理学意义
的中性代谢分子, 例如参与CO2的跨膜转运, 进而
会影响到植物的光合作用(Gomes等2009; Uehlein
等2008; Flexas等2006)。当植物抵御干旱胁迫、盐
胁迫和渗透胁迫时, 植物细胞的PIP通过发生表达
水平、蛋白活性和蛋白结构等不同的适应性改变,
从而发挥着重要的作用(张渝洁等2006)。
植物PIP的表达和活性的调控机制大致可以
分为转录水平的调控和转录后水平的调控。植物
PIP转录水平上的调节是通过控制蛋白质的合成
速率来实现, 受到诸多因素的影响, 如植物不同的
组织部位、生长发育阶段和外界环境因子等(Mae-
shima和Ishikawa 2008; Li等2008)。磷酸化、糖基
化、质子化(pH)和Ca2+的调控等转录后水平的调
控能够快速调节蛋白转运活性, 应答外界环境因
子的变化(Temmei等2005; Tournaire-Roux等2003;
Törnroth-Horsefield等2006)。
植物生理学报1586
羊草为多年生根茎型禾本科牧草, 广泛分布
于我国北方天然草地, 具有一定的耐盐碱性, 在土
壤盐分总量0.1%~0.14%、pH 8.3~8.9、碱化度
13.5%~40.9%的生境上都能正常生长。长期的进
化过程中具备了一系列适应盐碱环境的优良特性,
其中蕴涵了丰富的抗逆基因。本研究以盐胁迫的
羊草为试材, 利用RACE技术克隆了羊草水孔蛋白
PIP基因。通过运用不同的生物信息工具对羊草
的PIP基因及其编码蛋白序列进行了生物信息学
分析, 预测它们潜在的生物学功能, 同时利用盐胁
迫下的羊草叶片, 探讨了LcPIP的表达模式, 为后
期基因的功能研究提供理论参考。
材料与方法
1 材料
试验材料羊草[Leymus chinensis (Trin.) Tzvel.]
选取黑龙江省青冈县(东经126°06″, 北纬46°41″)天
然盆碱地(pH 9.5)草场生长的羊草草种, 栽培基质采
用草炭土为主, 温度25 ℃, 光照强度400 μmol·m2·s-1,
相对湿度65%~75%, 生长到8周龄时 , 用200
mmol·L-1 Na2CO3分别处理0、6、12、24、48及72
h将草的叶片及根部剪下, 每组同时取3次样用于
实验重复, 用液氮速冻, 于–80 ℃冰箱保存备用。
2 羊草RNA的提取与反转录
采用Invitrogen公司的Trizol试剂提取羊草地
上部总RNA。按照说明书进行提取, 灭菌去离子
水溶解RNA, 利用分光光度计测量样品的OD260和
OD280值计算浓度, 并用琼脂糖凝胶电泳检测RNA
的完整性。取5 μg的RNA利用Invitrogen的Super-
Script® III First-Strand Synthesis System试剂盒进行
反转录。
羊草PIP基因克隆引物通过Primer Primer 5软
件设计并由上海生工生物工程技术服务有限公司
进行合成。引物序列见表1。
3 羊草PIP基因的克隆及序列测定
对于羊草PIP基因3′端序列的克隆, 根据羊草
抑制性差减杂交文库中已获得的PIP基因的EST序
列(518 bp), 设计2条3′ RACE上游引物GSP3′1和
GSP3′2, 然后以反转录的cDNA为模板进行巢式
PCR扩增。第一轮PCR反应引物用GSP3′1及AP1,
反应程序为94 ℃ 5 min; 94 ℃ 30 s, 60 ℃ 30 s, 72 ℃
1 min, 30个循环; 72 ℃ 7 min。第二轮PCR反应引
物用GSP3’2及AP2, 反应程序为94 ℃ 5 min; 94 ℃
30 s, 60 ℃ 10 s, 72 ℃ 30 s, 30个循环; 72 ℃ 7 min。
对于羊草PIP基因5′端序列的克隆, 根据羊草
抑制性差减杂交文库中已获得的PIP基因的EST序
列, 设计2条5′ RACE下游引物GSP5′1和GSP5′2, 首
先对反转录产物利用Roche公司的High Pure PCR
Product Purification Kit进行纯化, 然后利用Takara
公司的末端脱氧核苷酸转移酶(terminal deoxynu-
cletidy1 transferase, TDT)及dATP对反转录产物进
行加尾, 最后以加尾后的cDNA为模板进行巢式
PCR扩增。第一轮PCR反应引物用GSP5′1及AP1,
反应程序为94 ℃ 5 min; 94 ℃ 30 s, 59 ℃ 30 s, 72 ℃
1 min, 30个循环; 72 ℃延伸7 min。第二轮PCR反应
引物用GSP5′2及AP2, 反应程序为94 ℃ 5 min; 94 ℃
30 s, 59 ℃ 10 s, 72 ℃ 30s, 30个循环; 72 ℃ 7 min。
对于克隆得到羊草PIP 3′和5′端的基因片段测
序并拼接, 并在NCBI网站上利用ORF (open read-
ing frame finder)软件预测氨基酸序列, 并根据ORF
两端序列设计特异引物PIP-LF和PIP-LR扩增羊草
PIP基因的编码区。反应程序为94 ℃ 2 min; 94 ℃
30 s, 52 ℃ 30 s, 72 ℃ 1 min, 30个循环; 72 ℃ 7 min。
将所有PCR产物利用购自盖宁生物科技有限
公司琼脂糖凝胶DNA快速纯化回收试剂盒对电泳
后产物进行回收纯化, 并与购自Promega公司的
pGEM-T载体进行连接, 转化到购自QianGen公司
的TOP10大肠杆菌感受态细胞中, 利用QianGen公
司的质粒小提试剂盒提取重组质粒, 经过PCR检测
后送北京六合华大基因进行测序。
4 荧光定量PCR分析羊草PIP基因表达特性
分别取200 mmol·L-1的Na2CO3处理0、6、
表1 羊草PIP基因克隆引物
Table 1 Primers used for cloning of PIP from L. chinensis
引物名称 核苷酸序列(5′→3′)
GSP3′1 CGGGTTCGCCGTGTTCCTGGT
GSP3′2 CTGGCGACGATCCCCATCACG
GSP5′1 GCCGATGAACGGACCCACCC
GSP5′2 GCTTCTTGTTGTAGATGATGGCG
AP1 GTACTAGTCGACGCGTGGCCTTTTTTTTTTTTTT
AP2 GTACTAGTCGACGCGTGGCC
PIP-LF TGAACCATCCAACATCTCC
PIP-LR AAATACAGAAGACTCCATCCAC

张旸等: 羊草水孔蛋白基因LcPIP的克隆与表达分析 1587
12、24、48和72 h的羊草叶片及根, 液氮速冻–80
℃冰箱保存备用, 采用Invitrogen公司的Trizol提取
RNA, 将所提取羊草总RNA稀释为1 μg·μL-1, 并以
此为模板, 利用Applied Biosystems公司的High Ca-
pacity cDNA Reverse Transcription Kit试剂盒进行
反转录反应。在已获得的LcPIP基因序列的3′末端
特异区域设计荧光定量PCR引物(表2), 分别为
LcPIP-RTF和LcPIP-RTR, 其目的片段大小为126
bp。利用设计好的引物进行预PCR扩增, 反应程序
为94 ℃ 5 min; 94 ℃ 30 s, 55 ℃ 30 s, 72 ℃ 30 s, 30
个循环; 72 ℃, 7 min。电泳检测, 并将PCR产物进
行电泳检测和测序, 进一步验证引物的特异性。
min, 95 ℃ 15 s, 60 ℃ 15 s, 溶解曲线制作。使用
Microsoft Excel软件进行数据处理。
5 羊草PIP基因的生物信息学分析
使用BLASTx程序对测序所得的羊草PIP基因
序列与GenBank数据库中序列进行相似性分析; 应
用NCBI网站(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)中的
Conserved Domains工具和ORF finder程序分析保
守功能区、基因开放阅读框(ORF)并推导氨基酸
序列; 使用Scan Prosite (http://us.expasy.org/tools/
secondary)进行蛋白结构域预测; 利用ExPASY Prot-
Param程序(http://www.expasy.org/cgi-bin/protparam)
计算蛋白的理论分子量、等电点和不稳定系数等;
利用ClustalX 1.8软件将推导的氨基酸序列与数据
库中的其他序列进行同源序列比对; 用MEGA 4软
件的邻位相连法(neighbor-joining, NJ)构建系统树,
参数设定1 000个抽样重复进行Bootstrap验证, 泊
松校验(poisson correction)作为计算距离的方法。
实验结果
1 羊草PIP基因全长cDNA的克隆和序列分析
以盐胁迫羊草地上部的RNA为模板 , 采用
RACE方法扩增羊草PIP基因5′和3′端未知序列。5′
巢式PCR扩增获得约850 bp的1条亮带(图1-A)。3′
巢式PCR扩增得到约450 bp的1条亮带(图1-B)。将
PCR产物凝胶回收, 连接pGEM-T载体后, 转化
TOP10感受态细胞, 选取阳性克隆进行测序。对5′
和3′端序列测序结果进行序列分析拼接后, 设计
LcPIP基因cDNA全长引物, 经RT-PCR扩增获得特
异条带约1 100 bp并进行克隆测序(图1-C)。
测序后经序列比对分析, 获得羊草中含有完
整编码区的基因序列。其cDNA全长1 204 bp, 包
含一个完整开放阅读框为879 bp, 编码292个氨基
表2 羊草PIP基因荧光定量PCR引物
Table 2 Primers used for RT-PCR of PIP from L. chinensis
引物名称 核苷酸序列(5′→3′)
LcPIP-RTF AACAAGAAGCAGGCGTGGG
LcPIP-RTR GCGGCTCTTGAAGGGGATT
ACTIN-F CATTGTGCTCAGTGGTGGGT
ACTIN-R ATCTCCTTGCTCATACGGTCAG

将反转录得到的cDNA产物稀释20倍为模板,
参照Applied Biosystems公司的荧光定量试剂盒
Power SYBR Green PCR Master Mix进行操作, 反
应在96孔板中进行, 每个模板做3组试验重复, 内
参做3组试验重复。加完试剂后贴好贴膜, 除去孔
内气泡, 瞬时离心后, 采用Applied Biosystems公司
的7500型实时荧光定量PCR仪进行试验。
荧光定量PCR扩增反应体系: Power SYBR
Green PCR Master Mix 10 μL, cDNA模板8.4 μL, 引
物-F (10 mmol·L-1) 0.8 μL, 引物-R (10 mmol·L-1) 0.8
μL。反应程序为50 ℃ 2 min, 95 ℃ 10 min; 95 ℃
15 s, 60 ℃ 1 min, 40个循环; 95 ℃ 15 s, 60 ℃ 1
图1 PCR产物检测
Fig.1 The detection of PCR product
M: DL2000 marker; A: 5′ RACE产物; B: 3′ RACE产物; C: CDS产物。
植物生理学报1588
图2 LcPIP全长cDNA序列及其推导的氨基酸序列
Fig.2 Nucleotide and deduced amino acid sequence of LcPIP cDNA
虚线框为“MIP”基序; 方框标记为潜在的磷酸化位点; 双下划线部分表示NPA保守域; 单下划线为跨膜结构域(1~6)。
酸。 5′端非编码区(5′ UTR) 79 bp, 起始密码子ATG
附近具有5′ CAGCATGG 3′序列结构, 与真核生物
中普遍存在的高效起始序列5′ CA/GNNATGG 3′一
致, 符合典型的KOZAK序列规则。3′端非编码区
(3′ UTR) 246 bp, 具有poly (A)结构(图2)。将此基
因序列及其推导的氨基酸序列在NCBI的数据库中
进行BLASTn和BLASTp比对分析, 该基因与单子
叶植物来源的PIP基因具有极高的相似性, 因而
将该基因片段命名为LcPIP, GenBank登录号为
KJ459872。
2 LcPIP氨基酸序列的组成分析和结构预测
根据ExPASy 网站提供的ProtParam预测显示
LcPIP基因编码的蛋白分子式是C1423H2180 N364O391S9,
分子量为30.93 kDa, 理论等电点(pI)为7.00。其不
稳定系数为30.75 (<40), 属于稳定蛋白。对LcPIP
氨基酸组成进行分析可知: LcPIP肽链中负电荷残
基总数(Asp+Glu)为20, 正电荷残基总数(Arg+Lys)
为20。非极性氨基酸(AVLIPFWM) 146个, 占41%。
含有半胱氨酸, 形成二硫键结构对于维持蛋白质
分子的天然构象和稳定性起到十分重要的作用。
应用NCBI网站中的Conserved Domains工具
进行保守功能区分析, LcPIP推导氨基酸序列含高
度保守NPA盒(Asn-Pro-Ala, NPA box), 表明该蛋白
属于水孔蛋白家族(图3)。ScanProsite预测到该蛋
白含有MIP家族特征序列“HINPAVTFG” (118~126)
(图2)。
3 羊草LcPIP同源性和系统进化分析
LcPIP序列BLASTp比对结果显示, 与其他已
报道单子叶植物来源PIP1家族蛋白高度同源, 与小
麦氨基酸序列同源性高达98%。将PIP与其近源蛋
白进行多重氨基酸序列比对分析, LcPIP氨基酸序列
与来源于小麦、大麦和玉米等PIP家族蛋白具有较
高相似性, 尤其是跨膜结构域高度保守, 表明该类
蛋白在遗传进化过程中具有较高的保守性(图4)。
张旸等: 羊草水孔蛋白基因LcPIP的克隆与表达分析 1589
图3 LcPIP氨基酸保守区
Fig.3 The conserved domain of LcPIP
Asn-Pro-Ala: 天冬酰胺-脯氨酸-丙氨酸, 水孔蛋白保守基序NPA; amphipathic channel: 两性分子通道。
图4 LcPIP与其他物种PIP氨基酸序列同源性分析
Fig.4 Alignment of the predicted amino acid sequence of LcPIP with other plant PIP proteins
下划线为跨膜结构域(TM1~6)和NPA基序。SgPIP1: 大针茅(ABJ98539); SbPIP1: 长芒草(ABJ98537); ZmPIP1.5: 玉米(AAK26756);
HvPIP1.4: 大麦(BAF33068); TaPIP1: 小麦(AAM00368); HvPIP1.3: 大麦亚种(BAA23745); TaPIP3: 小麦(AAF61465); TgPIP2.1: 郁金香
(BAG68661); HvPIP2.1: 大麦亚种(BAA23744); ZmPIP2.1: 玉米(AAO86707); TaPIP2: 小麦(AAM00369)。
植物生理学报1590
图5 LcPIP与植物中PIP蛋白系统进化分析
Fig.5 Phylogenetic analysis of LcPIP and PIP proteins in plants
树枝数字代表1 000个抽样重复的bootstrap验证中可信度的百分比, 比例尺代表遗传距离, LcPIP 蛋白用◆标注。Triticum aestivum
PIP1: 小麦PIP1; Hordeum vulgare subsp. vulgare PIP1;3: 大麦亚组; Triticum aestivum PIP1;7: 小麦(ABX79955); Triticum aestivum PIP1;8: 小
麦; LcPIP: 羊草; Hordeum vulgare PIP1;2: 大麦; Stipa tianschanica var. gobica PIP1: 戈壁针矛; Stipa grandis PIP1: 大针矛; Stipa bungeana
PIP1: 长芒草; Stipa breviflora PIP1: 短花针矛; Zea mays PIP1;5: 玉米; Hordeum vulgare PIP1;1: 大麦; Hordeum vulgare PIP1;5: 大麦亚组; Zea
mays PIP1;2: 玉米; Zea mays PIP1;3: 玉米; Zea mays PIP1;1: 玉米; Olea europaea PIP1: 橄榄; Nicotiana tabacum PIP1;1: 烟草; Vitis vinifera
PIP1;1: 葡萄; Vitis vinifera putative PIP1;1: 葡萄; Arabidopsis thaliana PIP1a: 拟南芥; Brassica oleracea PIPb1: 羽衣甘蓝; Brassica oleracea
PIP3: 羽衣甘蓝; Nicotiana tabacum PIP2;: 烟草; Arabidopsis thaliana PIP2;3: 拟南芥; Olea europaea PIP2: 橄榄; Tulipa gesneriana PIP2;1: 郁
金香; Hordeum vulgare subsp. vulgare PIP2;1: 大麦亚组; Zea mays PIP2;1: 玉米; Zea mays PIP2;1: 玉米; Zea mays PIP2;1: 玉米。
为研究植物PIP的进化关系 , 采用Neigh-
bor-Joining方法计算进化距离, 在Mega 4软件中构
建系统进化树。结果(图5)显示, PIP蛋白在植物中
分布广泛, 单子叶植物PIP1蛋白与双子叶植物PIP1
蛋白在进化支上为同一起源, LcPIP与单子叶植物
PIP1, 如TaPIP1;8、TaPIP1;9和HvPIP1;2等亲缘关
系较近, 其中与小麦PIP1的亲缘关系最近; 而与
OePIP1、NtPIP1;1、ZmPIP1;2、AtPIP1a和Bo-
PIP1b1等双子叶植物PIP1进化距离较远。Bo-
PIP3、NtPIP2;1、AtPIP2;3和OePIP2属于双子叶
植物PIP2家族, 与TgPIP2;1、HvPIP2;1、ZmPIP2;1
等单子叶植物PIP2 家族为另一个大分支。进化上
的不同分支是由于PIP1与PIP2蛋白结构上的差异,
PIP1蛋白具有更长的N末端和更短的C末端。因
此, 推断LcPIP应属于PIP1家族。
4 羊草LcPIP荧光定量PCR结果分析
为了研究LcPIP基因与羊草对盐胁迫条件应
答的关系, 利用200 mmol·L-1的Na2CO3模拟盐胁迫
环境, 对羊草PIP基因的表达特性进行荧光定量
PCR分析。设计的荧光定量PCR引物经预PCR实
验检测、测序结果正确, 具有良好的特异性, 可用
来进行荧光定量PCR试验。根的荧光定量PCR结
果(图6)显示, 在盐胁迫的初级阶段(0~6 h), LcPIP
表达受到抑制, 但随着时间延长, 其表达量逐渐回
张旸等: 羊草水孔蛋白基因LcPIP的克隆与表达分析 1591
图6 Na2CO3胁迫下羊草根部LcPIP基因的表达
Fig.6 LcPIP expression in roots of L. chinensis
under Na2CO3 stress
图7 Na2CO3胁迫下羊草叶片LcPIP基因的表达
Fig.7 LcPIP expression in leaves of L. chinensis
under Na2CO3 stress
升, 胁迫12 h时, LcPIP表达量显著上升并达到最大
值。但胁迫24 h后, LcPIP表达量明显下降。叶片
的荧光定量PCR结果(图7)显示, 盐胁迫会诱导叶
片LcPIP表达, 并且其表达量随时间的延长呈现出
梯度增长, 并在48 h达到峰值, 表明一定时间的盐
胁迫会诱导LcPIP基因的高丰度表达。但当胁迫
时间至72 h时, LcPIP表达量显著下降, 同时羊草叶
片出现枯黄状态。
讨　　论
本实验通过RACE法克隆获得LcPIP基因
cDNA全长序列。由NCBI网站ORF finder程序分
析推导的LcPIP蛋白氨基酸序列中含有水孔蛋白
高度保守的NPA特征性序列和MIP家族结构的典
型特征(图2), 因此可以认为LcPIP是典型的植物
PIP家族成员。在PIP蛋白分类中, PIP1和PIP2的区
别在于N端和C端结构上的不同, PIP1比PIP2具有
较长的N端和较短的C端。LcPIP氨基酸序列同源
性比对和系统进化分析显示: LcPIP与PIP1家族基
因同源性更高, 结构更相似, 亲缘关系更近。另外
利用Prot CompVersion 9.0亚细胞定位预测程序预
测LcPIP蛋白定位在细胞质膜上, 利用TMHMM
Server v.2.0程序预测该蛋白具有6个跨膜结构域,
ProtFun程序预测该蛋白为疏水性蛋白和利用CBS
的ProtFun 2.2 Server程序预测显示基因本体控制
着转运子等(数据未列出)。综上所述, LcPIP蛋白
的功能是与跨膜转运相关的。LcPIP基因是在盐
胁迫条件下克隆获得的, 暗示着该基因在转录水
平应受盐胁迫的调节, 同时荧光定量PCR的结果也
初步显示, LcPIP基因的表达受到了Na2CO3的诱导,
参与了植物逆境应答过程, 这与大麦、玉米和番
茄中PIP基因受盐碱的诱导表达一致(Katsuhara等
2003; Zhu等2005; Ouziad等2006)。
从LcPIP表达模式上来看, 盐胁迫初期阶段,
根部LcPIP表达量受到明显抑制, 这可能是由于在
胁迫初期, 由于渗透震扰和离子效应导致PIP蛋白
在细胞内合成运输及亚细胞定位正常途径受阻,
从而导致PIP水孔蛋白活性下降, 引起植物吸水能
力的下降。但当胁迫延长至12 h后, LcPIP基因表
达明显上升, 这是植物对盐胁迫环境的应答, 随着
植物体渗透震扰作用和离子效应的适应, 自身的
调节作用增强, 使得PIP蛋白在体内合成及运输加
强, LcPIP表达量增加, LcPIP蛋白活性恢复, 植物
吸水能力上升(Aroca等2011)。但当盐胁迫时间持
续至48 h, LcPIP表达量降至低水平, 这可能与PIPs
间相互作用的减弱相关。在叶片中, 随着胁迫时
间的延长, LcPIP的表达量逐渐上升, 这与Qian等
(2014)在黄瓜幼苗中的结果相一致。但其表达量
在胁迫持续72 h后明显下降。可能与叶片气孔导
度等生理过程相关。先前研究证明, PIP1家族成员
可以运输其他分子, 包括甘油、硼酸、尿素和CO2
(Gomes等2009)。因此LcPIP在胁迫条件下表达量
的上升与CO2摄取是否相关还需进一步验证。Net-
Phos 2.0 Server程序预测分析发现LcPIP中存在多
个潜在的磷酸化位点, 预示着植物可以通过磷酸
化方式来精细调控其蛋白活性, 从而影响蛋白在
植物生理学报1592
植物体生理活动中的功能(Horie等2011)。
基于上述研究结果, 下一步可以对LcPIP基因
的启动子进行研究, 分析启动子区域是否存在参
与植物干旱失水、渗透胁迫等逆境应答相关的顺
式作用元件, 从而揭示该基因在植物逆境应答中
可能发挥的作用。同时可以构建植物表达载体,
通过转化盐敏感植物拟南芥来研究其在离子胁迫
和渗透胁迫下可能参与的信号转导途径, 以此来
做更深一步的功能性鉴定和研究。
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