《植物生理学报》 2019, 55(11): 1655-1663

茶树锌转运蛋白基因CsMTP1的克隆和功能鉴定

张徐杨¹, 徐文鸾¹, 马梦君², 倪德江¹, 王明乐^1,*

1华中农业大学园艺林学学院, 园艺植物生物学教育部重点实验室, 武汉430070; 2咸宁市农业科学院, 湖北咸宁437100

通信作者：王明乐；E-mail: wangmingle@mail.hzau.edu.cn

摘　要：

阳离子扩散促进蛋白(cation diffusion facilitator protein, CDF)是一类重要的金属转运蛋白, 对维持细胞中Zn、 Fe和Mn等元素的动态平衡起着重要作用。本研究利用RT-PCR技术, 从茶树中克隆得到1个CDF家族基因,命名为CsMTP1 (GenBank登录号: MN061493)。该基因开放阅读框长度为1 353 bp, 编码450个氨基酸, 蛋白质相对分子质量为49.20 kDa, 理论等电点5.99; 不稳定指数为38.68, 属于稳定蛋白; N端序列保守性较低, C端序列保守性相对较高; 与猕猴桃(Actinidia chinensis)和木薯(Manihot esculenta)的序列相似性较高; 位于细胞质膜,共含有6个跨膜结构域。系统发育树分析表明, CsMTP1与山萮菜(Eutrema salsugineum)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、菥蓂(Thlaspi arvense)和欧洲油菜(Brassica napus)的进化关系较近, 属于Zn-CDF亚族。启动子分析发现, CsMTP1启动子序列中含有多个脱落酸和茉莉酸甲酯响应元件、光响应元件及MYB结合位点。实时荧光定量PCR分析发现, 高浓度Al处理条件下, CsMTP1在茶树根部和第1叶中的转录变化相反, 在根中先升后降,而在第1叶中先降后升; 高浓度Mn处理诱导了CsMTP1在根中和第1叶中的转录; 高浓度Fe和高浓度Zn处理均抑制了CsMTP1在茶树根中的转录, 并不同程度地诱导了该基因在茶树第1叶中的转录。这表明, CsMTP1对高浓度Al、 Fe、 Zn和Mn有不同的响应模式。酵母功能互补实验证实CsMTP1具有转运Zn的功能。

关键词：茶树; CDF家族; CsMTP1; 基因表达; 锌转运蛋白

收稿：2019-05-07   修定：2019-10-25

资助：湖北省自然科学基金(2018CFB134)和中央高校基本科研业务费专项资金(2662017QD036)。