文献类型： 中文期刊

作者： 常雪玲 ¹ ; 张宗文 ¹ ; 李艳琴 ¹ ; 高佳 ¹ ;

作者机构： 1.山西大学生物技术研究所;中国农业科学院作物科学研究所;国际生物多样性中心中国办事处

关键词： MATE;荞麦;原花青素;RACE

期刊名称： 中国农业科学

ISSN： 0578-1752

年卷期： 2018 年 11 期

页码： 2038-2048

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】多药物和有毒化合物外排家族(multidrug and toxic compound extrusion family,MATE)是生物中5类解毒输出转运蛋白家族之一。作为植物中最大的转运蛋白家族之一,其主要功能为次生代谢物的积累、重金属转运和激素信号转导。通过分析荞麦mate的克隆与表达为MATE型转运蛋白成员在荞麦中的功能研究提供基础。【方法】通过3′和5′RACE克隆获得荞麦mate全长c DNA序列;利用在线网上工具预测MATE蛋白的分子量、等电点、二级结构及跨膜结构域;选取MEGA软件中的NJ法构建荞麦MATE蛋白的系统发育树以初步推测MATE蛋白在荞麦中的作用方式及功能;荧光定量试验测定mate在荞麦不同组织及不同发育阶段种子中的相对表达量,并与原花青素含量测定结合进一步验证MATE转运蛋白在荞麦中的功能。【结果】通过RACE克隆获得2条荞麦mate全长c DNA,分别命名为Fett12(Gen Bank Accession No.MG515589)和Femate3(Gen Bank Accession No.MG515590)。通过Ex PASy中的protparam在线分析得到Fett12编码一个含有492个氨基酸残基的蛋白,其分子量为53.81 k D,等电点为6.75;Femate3编码一个含有516个氨基酸残基的蛋白,分子量为56.12 k D,等电点为6.52。通过构建系统进化树显示Fe TT12属于原花青素MATE转运蛋白;Fe MATE3属于柠檬酸盐MATE转运蛋白。将Fe MATE3与其他物种中转运柠檬酸盐的MATE型蛋白氨基酸多序列比对及同源分析,发现其与Al离子胁迫相关的荞麦MATE蛋白Fe MATE2的一致性达到96.33%;同时将Fe TT12氨基酸序列与其他植物TT12编码的氨基酸序列进行比对和同源分析,得到荞麦Fe TT12与其他物种的TT12蛋白的氨基酸序列具有极高的同源性,其中与Mn TT12蛋白同源性最高,为77.3%;与拟南芥TT12蛋白同源性最低,为41.5%。进一步研究Fett12的表达特异性与原花青素累积之间的相关性,得到Fett12的表达具有明显的时空特异性,且在荞麦叶中的表达量最高。原花青素的含量测定中发现原花青素作为次级代谢产物,其分布具有明显的组织器官差异,且在荞麦花中的含量明显较高。在荞麦不同发育阶段的种子中,Fett12的表达量随着种子不断成熟而增高,PA的含量逐渐下降。【结论】在荞麦中成功克隆获得2条mate序列——Fett12和Femate3。其中,Fett12与荞麦中原花青素的转运和累积相关,Femate3可能与荞麦中Al离子胁迫相关。