C4玉米中光呼吸銨轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白候選基因的確定
關(guān)鍵詞：玉米 光呼吸 銨轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 生物信息
摘要：光呼吸過程在線粒體釋放氨。如果氨在線粒體大量積累,會導(dǎo)致線粒體受損。因此,氨需要由銨轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白及時從線粒體運(yùn)輸?shù)饺~綠體,并在葉綠體中進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)楣劝彼?。在C3植物中,氨在葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生、轉(zhuǎn)運(yùn)和固定;而在C4植物中,該過程則發(fā)生在維管束鞘細(xì)胞中,即光呼吸釋放出的氨發(fā)生在維管束鞘細(xì)胞的線粒體中,然后在銨轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的運(yùn)輸下,經(jīng)維管束鞘細(xì)胞中的葉綠體膜將氨釋放到葉綠體中。我們通過對C4玉米銨轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因家族成員在維管柱鞘細(xì)胞和葉肉細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)進(jìn)行比較、分析時,發(fā)現(xiàn)其中一個命名為ZmAMT5c的銨轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的表達(dá)在這兩種細(xì)胞內(nèi)存在明顯差異,并在維管束鞘細(xì)胞的表達(dá)量明顯高于葉肉細(xì)胞。進(jìn)而我們對ZmAMT5c進(jìn)行了深入的生物信息學(xué)和基因表達(dá)分析,發(fā)現(xiàn)它含有大量的跨膜螺旋,具有典型的跨膜蛋白的特征,并且該蛋白定位在葉綠體膜上,因而該基因是C4玉米中進(jìn)行跨葉綠體膜運(yùn)輸?shù)匿@轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白關(guān)鍵候選基因。而且該基因在玉米葉片梯度的表達(dá)與光合組織的成熟度呈正相關(guān),呈現(xiàn)從葉基部到葉尖表達(dá)逐漸升高的趨勢,進(jìn)一步證實該基因是光呼吸過程的關(guān)鍵基因。另外,該基因不但響應(yīng)非生物脅迫(干旱),而且對病原菌脅迫也產(chǎn)生響應(yīng)。鑒于國內(nèi)外期刊尚未有C4植物中篩選出光呼吸銨轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的報道,我們首次在玉米中篩選到了光呼吸中的銨轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白候選基因,這將加深科學(xué)界對C4植物光呼吸的理解,并為提高作物氨的利用率提供了新的靶標(biāo)。
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