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氨基酸转运蛋白的功能-概述说明以及解释1.引言1.1 概述氨基酸转运蛋白是一类位于细胞膜上的蛋白质，其主要功能是调节细胞内和细胞间的氨基酸运输。
氨基酸是构成蛋白质的基本组成单元，对细胞的正常生理功能和代谢过程至关重要。
氨基酸的运输是维持细胞内氨基酸浓度平衡的关键过程。
细胞内外的氨基酸浓度差异对于细胞生长、分化、蛋白质合成等生物学过程具有重要影响。
通过氨基酸转运蛋白，细胞可以主动调节细胞内外氨基酸的平衡，以满足细胞对不同氨基酸的需求。
氨基酸转运蛋白可根据其功能特点分为不同类型，如主动转运、被动运输等。
主动转运是指氨基酸转运蛋白能够与能量耗费相结合，对氨基酸进行主动运输；而被动运输是指氨基酸转运蛋白依靠氨基酸浓度梯度进行转运，无需能量消耗。
这些不同类型的氨基酸转运蛋白协同作用，确保了细胞内外氨基酸的平衡及正常代谢。
氨基酸转运蛋白在细胞生物学、生物化学、营养学等领域具有重要意义。
它们的功能不仅仅限于将氨基酸输送到细胞内用于蛋白质合成，同时也参与了多种生化途径，如氨基酸代谢调节、细胞能量平衡等。
在人体内，氨基酸转运蛋白也扮演着重要的角色。
它们参与了人体机能的调控，如免疫系统的功能调节、骨骼肌的代谢调节等。
总之，氨基酸转运蛋白不仅是细胞内外氨基酸平衡的调节者，还参与了多种生物学过程的调节。
对于深入了解氨基酸的运输与代谢机制、细胞内外氨基酸浓度的平衡以及相关疾病的发生发展等方面具有重要意义。
未来的研究应进一步探索氨基酸转运蛋白的结构与功能，并开展更多的实验和临床研究，为氨基酸转运蛋白的应用提供更多的理论依据。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下:文章结构部分为了帮助读者更好地理解本篇文章的内容和逻辑，以下是本文的结构：第一部分是引言。
在引言中，我们会概述本文的主题——氨基酸转运蛋白的功能，并介绍本文的结构和目的。
这部分的目标是让读者对文章的主题有一个整体的了解，从而更好地理解后面的内容。
接下来是正文部分。
2020，42（6）DOI ：10.13836/j.jjau.2020138江西农业大学学报Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensishttp ://独行菜抗逆相关转录因子LaDREB 密码子偏性与进化分析周茜1，陈芸1，卢函3，王玉州1，王继莲1，赵惠新2*（1.喀什大学生命与地理科学学院/叶尔羌绿洲生态与生物资源研究高校重点实验室，新疆喀什844000；2.新疆师范大学生命科学学院/新疆特殊环境物种保护与调控生物学实验室/干旱区植物逆境生物学实验室，新疆乌鲁木齐830054；3.和田师范专科学校生地学院，新疆和田848000）摘要：【目的】为明确独行菜抗逆相关转录因子LaDREB 基因密码子的使用特性。
【方法】运用CodonW 与EMBOSS 程序及Excel 、SPSS 、MEGA 等软件，分析了独行菜与其他物种中抗逆相关转录因子DREB 基因的密码子使用偏好性，比较了独行菜LaDREB 基因与模式生物的密码子使用频率。
【结果】独行菜LaDREB 基因的ENc （有效密码子数）、CAI （密码子适应指数）和GC 含量分别为50.49、0.261和45.60%，表明其密码子使用偏性较弱，密码子偏好使用AT 结尾；根据RSCU 值，确定独行菜LaDREB 基因高频密码子11个；不同物种间的DREB 基因的密码子存在一定选用偏好性；CDS 序列及RSCU 聚类分析表明，独行菜LaDREB 基因与双子叶植物中十字花科的植物偏好性最相近；密码子碱基成分和相关性分析发现，LaDREB 基因在进化过程中密码子偏好性主要受碱基突变压力的影响。
【结论】比较密码子使用频率分析发现，原核生物大肠杆菌表达系统更适合作为独行菜LaDREB 基因的异源表达受体，模式植物拟南芥、水稻均可作为独行菜LaDREB 基因的遗传转化受体，其中拟南芥是其最理想的遗传转化受体。
研究为今后独行菜LaDREB 基因的异源表达以及相关基因功能的进一步研究提供重要参考。
潍坊市高考模拟考试生物一、选择题1. 抗菌肽又名多肽抗生素,内含20~60个氨基酸残基,是广泛存在于昆虫以及两栖类动物、哺乳动物体内地抗菌活性物质,其作用原理是在细菌细胞膜上形成跨膜地离子通道,造成细胞内容物泄漏,最终导致细胞死亡。
最新研究表明,某些抗菌肽对癌细胞甚至病毒等均具有强有力地杀伤作用。
下列相关叙述错误地是（）A. 抗菌肽在加热条件下才能与双缩脲试剂发生反应B. 抗菌肽改变了细胞膜地通透性,使细胞不能保持正常渗透压而死亡C. 可利用转基因技术提高抗菌肽地产量,但最好选择真菌作为受体菌D. 对抗菌肽研究可为治疗癌症、新型冠状病毒肺炎等提供新思路的2. 消化道内地葡萄糖和钠离子被小肠绒毛上皮细胞吸收要通过钠-葡萄糖共转运载体。
已知小肠绒毛上皮细胞内葡萄糖浓度要高于消化道内而钠离子则相反,钠-葡萄糖共转运载体在顺浓度梯度转运钠离子地同时转运葡萄糖。
下列有关说法错误地是（）A. 钠-葡萄糖共转运载体与钠离子结合后空间结构会发生改变B. 某一时刻,细胞膜上会存在钠-载体-葡萄糖复合物C. 小肠绒毛上皮细胞在向胞外排出钠离子地同时吸收葡萄糖D. 葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞地方式为主动运输3. 通常情况下,光合作用依赖叶绿素a来收集、转化可见光,用于光合作用。
研究发现某些蓝藻在近红外光环境下生长时,含有叶绿素a地光合系统会失效,而含有叶绿素f地光合系统会启动。
进一步研究发现,叶绿素f能吸收、转化红外光,用于光合作用。
下列有关叙述正确地是（）A. 培养蓝藻研究光合作用时,需提供葡萄糖作为碳源B. 叶绿素f主要分布在蓝藻叶绿体类囊体薄膜上C. 叶绿素f能够吸收、转化红外光,体现了蓝藻对环境地适应D. 在正常光照条件下,蓝藻会同时吸收可见光和红外光进行光合作用4. 内质网相关蛋白降解系统（ERAD）是真核细胞蛋白质质量监控地重要途径。
当新合成地蛋白质发生错误折叠时,这些蛋白质会从内质网中逆向转运到细胞质基质,随后被降解。
A ATP synthaseing（ATP合酶）：又称复合体V，由F0和F1的部分组成，F0是镶嵌在线粒体内膜中的质子通道，F1可催化ADP磷酸化为ATP氨基酸代谢库（AA metabolic pool）：食物蛋白质经消化而被吸收的氨基酸与体内组织蛋白质降解产生的氨基酸混在一起，分布于体内各处，参与代谢氮平衡试验 (nitrogen balance)：测定摄入食物中的含氮量和粪尿含氮量来研究体内蛋白质代谢的一种实验B变构效应allosteric effect：酶聚蛋白与配基结合后改变蛋白质的构象，导致蛋白质生物学特性改变的现象PKU（苯丙酮酸尿症）：尿中出现大量苯丙酮酸等代谢产物的疾病必需氨基酸(EAA)：人体内有八种氨基酸不能合成，这种氨基酸体内需要而又不能自身合成，必须通过食物提供alanine-glucose cycle（丙氨酸-葡萄糖循环）：丙酮酸和葡萄糖反复在肌和肝之间进行氨的转运的途径（不）可逆抑制作用 (ir-)reversible inhibition：抑制剂通过非共价键与酶和酶-底物复合物可逆性结合；不可逆抑制作用的抑制剂通过和酶活性中心上的必须基团以共价键结合，使酶失活。
变构调节 allosteric effect：体内的代谢物与关键酶分子活性中心外的某个部位可逆的结合，使酶发生变构，而改变其催化活性，对酶催化活性的调节方式称为变构调节。
pasteur effect巴斯德效应：有氧氧化抑制生醇发酵（糖酵解）的现象。
必需脂肪酸：机体不能合成，必须由食物提供，是动物不可缺少的营养素。
半保留复制(semi conservation replication):在DNA生物合成时，母链DNA分解成两股链，分别作为模板，按碱基配对原则合成与母链互补的子链。
子细胞中的DNA。
一股链从亲代完整获得，另一股链则完全重新合成。
两个子细胞DNA的碱基序列与亲代一致1不对称转录:(asymmetric transcription)在DNA分子双链上，一股链作为模板指引转录，另一股链不转录；但模板链并非总在同一单链上。
安徽省皖南八校2023-2024学年高三上学期10月第一次联考生物试题考生注意：1. 本试卷分选择题和非选择题两部分。
满分10 分，考试时间75分钟。
2.考生作答时，请将答案答在答题卡上。
选择题每题选出答案后，用2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
3.本卷命题范围：必修1 , 必修2 前两章。
一、选择题(本大题共1 8小题，每小题2分，盐计3 6分。
在每小题列出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1.黑藻是一种高等植物，是生物学实验中常用的材料，下列有关黑藻的叙述，正确的是A.可用高倍显微镜观察染色后的黑藻细胞中的叶绿体和细胞质的流动B.低倍镜可观察到高浓度蔗糖溶液中的果满细胸中绿色区域逐渐变小C.卡尔文用黑藻作实验材料采用同位素标记法追踪碳元素的转移途径D.电子显微镜下可观察到黑藻细胞有核糖体、中心体等多种细胞器2 . 19世纪，科学家提出了线粒体和叶绿体起源的内共生假说：蓝细菌被原始真核细胞吞噬后，经过长期共生演变成叶绿体；需氧细菌被原始真核细胞吞噬后，经过长期共生演变成线粒体。
下列有关叙述错误的是A. 线粒体和叶绿体的DNA 中有极高比例的核苷酸序列经常表现出遗传效应B. 叶肉细胞叶绿体内合成的葡萄糖可转移至线粒体中氧化分解生成H₂O 和CO₂C. 线粒体中的蛋白质，少数由自身DNA 指导合成，大多数由核DNA 指导合成D. 叶绿体内有众多的基粒和类囊体，分布着许多色素分子，极大扩展了受光面积3.科学研究表明，在蛋白质合成过程中，刚开始合成的一段多肽具有“引导”作用，在分泌蛋白的合成与分泌过程中，这段多肽被称为信号肽，而在叶绿体、线粒体、细胞核等位置的蛋白质在合成过程中出现的这段多肽被称为导肽。
下列叙述正确的是A.信号肽和导肽的合成都伴随着肽键的形成和水的生成B.信号肽和导肽的形成与内质网和高尔基体的加工有关C.线粒体蛋白与叶绿体蛋白的导肽的氨基酸序列相同D.信号肽和导肽中的氮元素主要集中在肽链的氨基和R 基中4.水稻是重要的粮食作物，海水稻是一类可以在沿海滩涂等盐碱地生长的特殊水稻。
植物Na^＋-H^＋逆向转运蛋白NHX及其生物学功能第24卷第6期2o08年11月科技通报BULLETINOFSCIENCEANDTECHN0LOGYV o1.24No.6NOV.2008植物Na+/H+逆向转运蛋白NHX及其生物学功能刘佳,崔继哲,付畅(哈尔滨师范大学生命科学与技术学院,哈尔滨150025)摘要:植物Na~/H逆向转运蛋白NHX是一类重要的离子转运体,在调节液泡pH 值,维持细胞质中低Na浓度和离子的动态平衡及其发育中起着重要的作用.本文主要对植物NHX蛋白的分类地位.NHX基因的表达调控及NHX蛋白的生物学功能进行了综述.关键词:Na+/H逆向转运蛋白;NHX分类;离子稳态;耐盐性中图分类号:Q74文献标识码:A文章编号:1001—7119(2008)06—0785—07 NHXNa+/H+AntiportersinPlantsandTheirFunctionsLIUJia,CUIJiz胁,刚Chang(CollegeofLifeScienceandTechnology,HarbinNormalUniversity,Harbin150025,China) Abstract:NHXNa~/Hantiportersarethemajoralkalicationexchangers,andplaycriticalrole sintheregulationofvacuolarpH,maintenanceofalowcytosolicNaconcentration,cellularionhomeostasisandd evelopmentalprocessesinplants.ThispapersummarizedtheclassofNHX,theregulationofNHXgeneexpressionandth eirfunctions.Keywords:Na+/Hantiporter;NHXphylogeny;ionhomeostasis;salttoleranceNa+/H逆向转运蛋白位于细胞的质膜或液泡膜上,依赖PM—ATPase或V—ATPase和V—PPase产生的跨膜H+梯度,将细胞质内的Na+夕},排或将Na区隔化到液泡中,具有调节细胞内pH值和Na的浓度及维持细胞内离子稳态等多种功能.拟南芥中的SOS1基因和AtNHX1基因是植物中最早克隆的编码质膜和液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白的基因,随后在多种植物中相继克隆得到它们的同源基因,现在GenBank数据库中已有6O多种植物中编码NHX蛋白的DNA序列登录.关于植物Na+/H逆向转运蛋白研究的进展,国内陆续有多篇综述[1_7]发表,这些文献[,7]较全面地介绍了质膜和液泡膜上这两类Na~/H+逆向转运蛋白的研究现状.但多集中于耐盐性的相关内容上.目前Na+/H逆向转运蛋白已成为国内外植物逆境分子生物学研究领域的热点之一.本文以细胞内膜的Na+/H逆向转运蛋白NHX,重点是液泡膜Na~/H+逆向转运蛋白为对象.力求从收稿日期:2007—09—07基金项目:黑龙江省科技攻关计划项目(GAOrB103—7)资助.作者简介:刘佳(1982一),女,黑龙江哈尔滨人,硕士研究生.}通讯作者:崔继哲(1962一),黑龙江哈尔滨人,教授,博士.E—mail:shiccclC~786科技通报第24卷NHX的系统关系,基因的表达调控,分子特征及生物学功能方面概述有关研究的最新进展.1Na+/H+逆向转运蛋白NHX的分类最近的系统学研究[8,93认为.植物NHX属于Na~/H+逆向转运蛋白NHE/NHX亚家族的成员, 为阳离子逆向转运蛋白(cation:protonantiporter一1,CPA1)家族的一个亚类.植物质膜上的SOS1蛋白则归属于CPA1家族NhaP/SOS1亚家族,其中包括拟南芥的SOS1(曾被重命名为AtNHX7) 和AtNHX8.本文对此不作讨论.基于蛋白质中氨基酸序列的相似性,NH,E/NHX亚家族蛋白根据其亚细胞定位可以分为两大类,一类位于质膜上(plasmamembrane,PM),另一类位于细胞内部(intra.cellular,IC).植物NHX蛋白都属于IC类,可以进一步分为两类,I类蛋白定位于液泡膜上.在IC类群下形成一支独立的进化分支:11类蛋白定位于内膜囊泡上,在动物,真菌内膜上存在相应的同源蛋白.全基因组序列已知的拟南芥和水稻的NHX基因家族大小相当,拟南芥NHX蛋白家族有6个成员(AtNHX1一AtNHX6),水稻有5个(OsNHX1. OsNHX5).AtNHX1.AtNHX4和OsNHX1. OsNHX4为I类蛋白,AtNHX5,AtNHX6和OsNHX5为Ⅱ类蛋白.玉米的ZmNHX1一ZmNHX6,大麦的HvNHX1和HvNHX2,大豆的GmNHX1,牵牛的InNHX1和InNHX2及番茄的LeNHX1也都是定位于液泡膜的I类蛋白,而番茄的LeNHX2是Ⅱ类蛋白,同类蛋白间相似性较高,表现为I类蛋白54%～87%,Ⅱ类蛋白72%～79%,而两类蛋白间的相似性仅为21%一23%.2Na+/H逆向转运蛋白基因NHX的表达调控Na+/H逆向转运蛋白既有组成型表达也有诱导型表达.盐胁迫冰叶日中花植株后,无论是处理植株还是未处理植株,都可检测到该蛋白的活性,不过处理植株的蛋白活性较高.为未处理植株的2.1倍.甜菜,番杏,盐角草,拟南芥等也都为组成型表达.大麦,向日葵等的NHX1则属于诱导型表达[.Ⅳj的表达具有组织特异性.AM1在除根尖外的所有组织中表达[101;RNA原位杂交显示["],AtNHX1在果荚,茎,叶和花,特别是花瓣的表皮细胞中表达较多,韧皮部周围细胞也显示出较强的杂交信号:长角果中外珠被,胚.茎的皮, 层组织都显示出杂交信号:在叶中维管组织的杂交信号强于表皮和薄壁组织;雄蕊,花药杂交信号都非常强,而子房没有检测到杂交信号.RT—PCR与原位杂交[121发现,AtNHX2在花,根中表达丰度相当,但叶中较少,而在茎中几乎检测不到;AtNHX3表达量低,转录物几乎全部位于花和根中.特异性表达于萼片,花托薄壁组织和花药中:仅在根中检测到AtNHX4表达.在苗期E]33, AtNHX1和AtM2mRNA高丰度存在于拟南芥的叶和根中,在叶和根中也有低丰度的AtNHX5mRNA;AtNHX3主要在根中表达;而￡ⅣJ4,AtNHX6仅通过RT—PCR检测到.在转基因拟南芥中.￡ⅣJ啊1启动子活性受NaC1,KC1或ABA的上调,表明盐,ABA对AtNHX1表达调控发生在转录水平上.NaC1对A￡Ⅳj1转录水平的上调作用在1—1,一l和一l突变体中有所下降,而在SOS1,sos2,sos3突变体中与野生型相似,ABA诱导的AtNHX1表达在n6il一1中也下降.表明NaC1诱导AtNHX1转录水平的上调是由ABA介导.部分依赖于ABA信号转导途径中的ABI1分支途径.Y okoi等B]的研究显示,AtNHX在苗期都活跃转录;经NaC1或山梨醇处理后.AtNHX1和AtNHX2转录水平提高;在ABA处理下,AtNHXl和AtNHX2转录产物累积更多,表明这两个基因的渗透调节作用依赖于ABA,可能这两个基因是对高渗透压做出应答而并非对Na毒害的应答.M5的转录受NaC1而不受山梨醇或ABA的诱导,表明AtNHX5是对离子胁迫做出应答的.AtNHX1,AtNHX2,AtNHX5在拟南芥SOS突变中转录水平均有不同程度的上调.表明SOS途径对AtNHX的转录有负调控的作用.在拟南芥一1突变体中,NaC1处理没有使AtNHX1和AtNHX2的转录水平发生上调.在加入外源的ABA后两个基因的转录水平得以恢复,表明盐诱导AtNHX1和AtNHX2的转录依赖于ABA.分析AtNHX1和AtNHX2启动子序列[13].发第6期刘佳等.植物Na+/H逆向转运蛋白NHX及其生物学功能787 现含有与MYC/MYB转录因子互作的AACNG/CACGTG保守序列,因此推测,AtNHX1和AtNHX2对盐胁迫的反应是由一些转录因子如RD22等激活的ABA依赖途径调控.而AtNHX5对盐胁迫的应答不依赖于ABA途径.3Na+/H逆向转运蛋白NHX及其生物学功能B3.1Na+/H逆向转运蛋白NHX分子特征Na+/H逆向转运蛋白是一类跨膜蛋白,分子量具有一定的差异,从20kD到170kD不等. AtNHX1为47kD[H].而甜菜的BvNHX1[153为170kD.亲水性图谱分析推测AtNHX1具有12个亲水区,而不同的拓扑分析软件显示AtNHX1是一个具有9—12个跨膜结构域的蛋白.Y amaguchi等I16]对AtNHX1进行了拓扑学分析. AtNHX1的整体结构与哺乳动物NHE1相似.但又有不同:它包括9个跨膜结构域(transmembrane domainsTM)和1个亲水的C一端,还有3个疏水域没有横跨液泡膜.而是结合在膜上;AtNHX1的N一端位于胞质,C一端位于液泡腔内,TM3含有氨氯吡嗪咪结合位点(FFIYLLPPI);AtNHX1的TM1,TM2,TM10和TM12与相对应的NHE1的TM2,TM3,TM11,TM13在方向上相一致;而与NHE1的TM5,TM8,TM9相对应的TM4,TM7,TM8是以反方向插入到液泡膜中的.值得注意的是,TM3,TM5,TM6没有穿过液泡膜,这意味着这3个结构域的方向可能决定着离子运动的方向(如图1,A).Sato和SakaguchiI"]对AtNHX1特性的分析得到了不同的结果:虽然A.tNHX1没有信号肽,但是AtNHX1与hNHE1有相同的拓扑结构. hNHE1和AtNHX1在N一端存在着差异,AtNHX1 没有与hNHE1的TM1相对应的疏水片段.但其它的片段都很相似:序列比对也显示除了TM1 外,AtNHX1都存在与hNHE1相应的片段.利用报告域(reporterdomain)RL与疏水片段融合,并在非细胞体系中表达显示,当RL与TM1融合时,融合蛋白具有不定的拓扑结构,据此认为TM1片段不可能起I型信号锚定作用.当RL与TM1一TM2融合时,TM1一TM2以唯一的拓扑结构整合到膜上,尽管没有信号肽,但两端都位于内A_'¨{_1234567S9101112AlNHX1图1AtNHX1的两种拓扑结构模型Fig.1ProposedtopologicalmodelsofAtNHX1A:Y amaguchi等提出的AtNHX1拓扑结构[16]:N一端位于胞质,C一端位于液泡腔内;有9个跨膜片段,TM3,TM5, TM6没有穿过液泡膜.B:Sato和Sakaguchi提出的AtNHX1拓扑结构_l7]:N一端位于液泡内腔,C一端位于细胞质,有l1个跨膜片段.质网内腔.这一拓扑结构与hNHE1的TM2一TM3是一致的.将RL分别同与hNHE1的TM9,一H10,一TM1O同源的TM8,一TM9,一TM10相融合显示.TM8可以整合到内质网上并形成Ncyt/C~um的拓扑结构.并且存在着二糖基化形式;TM9拓扑结构的形成起始于TM8,并依赖于TM10终止:TM9的两端都位于内质网腔内,形成类似于膜环的结构:TM10为跨膜结构.这些定位特性都说明AtNHX1与hNHE1具有相同的拓扑模型,并提示Na+/H+逆向转运蛋白家族可能具有普遍一致的拓扑结构(如图1,B).整体来讲.这两种拓扑模型都与人hNHE1的结构相似,但又各有不同.前一模型认为TM1N一端位于细胞质侧,并且为Nl岫/Ccyt的拓扑结构.这一模型的建立是基于对氨基酸序列进行分析后,将一系列带有3xHA标签的AtHNX1转化酵母,利用蛋白酶保护试验,分析其产物的分子量大小而建立的.而后一个模型是通过在酵母中表达重建AtNHX1分子,经蛋白酶处理液泡后,分析产物电泳迁移率的改变而建立的.后一试验结果似乎更可靠.但酵母内源蛋白酶的作用使蛋白降解或高疏水多肽的迁移率都会使分析结果受影响.788科技通报第24卷3.2Na+/H+逆向转运蛋白NHX的生物学功能3.2.1维持离子的动态平衡经盐处理后大麦根部液泡膜囊泡仅检测到Na~/H逆向转运蛋白活性,而无其它单价阳离子如K+,Li+,Cs+,Rb+等的逆向转运活性.过表达AtNHX1的拟南芥液泡Na+/H交换活性远高于对照,而KVH+的交换活性不受影响[141;但随后的研究发现,过量表达AtNHX1的番茄在液泡囊泡中AtNHX1还介导K的转运N8]:AtNHX1具有Na+/H和K+/H的转运活性在重组的脂质体中也得到了证实:在存在pH梯度的条件下, AtNHXl以相同的亲和性催化Na+,K的逆向转运,还可以以低亲和性催化Li,Cs的转运,但是不能催化有机阴离子的转运.水稻ⅣJ71转化酵母nhxl突变体可以功能性恢复NaC1,KC1耐性.日本牵牛InNHX1和InNHX2E都同时具有Na+,I(+的转运活性,在棉花,向13葵根部也检测到了相同的Na+,K逆向转运活性.Y amaguchiE等将全长AtNHX1,C一端或N一缺失的AtNHX1转化到酵母表达.检测其交换活性的变化,发现,N一端缺失AtNHX1交换活性没有太大的改变.而C一端缺失导致Na+/H+交换活性升高,K+/H交换活性降低,使NaVH转运比率升高两倍.说明AtNHX1的C一端具有阳离子选择性.Y amaguchiE丝等利用酵母双杂交和免疫沉淀技术鉴定出一种钙调素类蛋白(AtCaM15),它与AtNHX1的C～端特异性互作.通过一系列的删除试验发现.AtNHX1的Arg一496至Gly一518一段氨基酸序列可以形成亲水的仪一螺旋,为CaM靶位点的普遍结构.显示此段区域为AtNHX1C一端与AtCaM15结合的位点.AtNHX1与AtCaM15 的结合依赖于Ca和pH,随着pH的升高,这种结合会受到抑制.同时,AtNHX1与AtCaM15的结合改变了AtNHX1对NaVK的选择性,降低了NaVH的转运活性.在拟南芥中过量表达AtNHX1显示出Na+/H交换活性升高rI4J.并且这种交换活性的升幅大于AtNHX1蛋白丰度的增加.据此,Apse等]认为在正常生长条件下.AtNHX1的活性受到抑制,过量表达AtNHX1可以克服内源的抑制机制.因此推测[,在野生型植株中AtCaM15与AtNHX1结合抑制了AtNHX1的Na+/H交换活性,而转基因植株中AtNHX1蛋白量增加,就会提高NaVH+的交换活性.同时,盐胁迫条件下,液泡内pH升高,由此导致AtCaM15与AtNHX1的C一端解离.使内源AtNHX1激活.从而进一步增强NaVH交换活性,使Na在液泡中得到累积.对Ⅱ类定位于内膜囊泡上的NHX蛋白转运活性的研究主要集中在番茄LeNHX2[.它的氨基酸序列与AtNHX5同源性很高.LeNHX2定位于前液泡和高尔基体上,可以抑制酵母nhxl突变体盐敏感和潮霉素敏感表型,它影响细胞间隔区K十的累积.AtNHX5与LeNHX2一样也对K有较高的亲和性[n].综上所述,不同定位的NHX蛋白有不同的离子转运活性,并执行不同的生理功能.在正常生长条件下.I类NHX蛋白介导Na+,在液泡中的累积,以进行渗透调节并产生细胞体积增大必需的膨压.而在盐胁迫条件下,则通过对NHX蛋白C端的调节,优先将Na区域化至液泡中,以减轻Na+的毒害.Ⅱ类NHX蛋白具有较专一的离子选择性,可能是由于内膜系统依赖于K+/H的交换来调节pH以避免Na在内膜系统中的累积而造成毒害.3.2.2调节细胞内pH细胞中执行各种功能,参与各种代谢途径的酶都需要有适当的pH环境.生物或非生物胁迫都会导致细胞内pH的改变.以开启不同的适应性代谢途径.NHX蛋白调节细胞内pH最典型的例子就是日本牵牛花色的转变[21].由花芽时期的红紫色转变成开花时的蓝色,这种颜色的转变是由于花青素在细胞液泡中累积,并在不同pH下呈现不同颜色所造成的.伴随着花色由红色变为蓝色,花瓣细胞液泡内pH由6.6转变为7.7.在花色转变,液泡pH升高的同时,InNHX1表达量及其活性提高.液泡内pH升高是InNHX2与InNHX1共同作用的结果,InNHX1插入突变会阻碍花色变化.3-3.3对其它基因表达的影响Sottosanto等利用DNA微列阵技术比较了AtNHX1野生型和nhxl突变型植株在无盐胁迫下基因表达水平的差异.发现两种材料基因表达水平几乎无重叠现象,说明AtNHX]作为植物盐胁迫应答机制中的一个成员在正常生长条件下还有着不同的功能.此外他们还对比了nhxl第6期刘佳等.植物Na~/H逆向转运蛋白NHX及其生物学功能789 突变株在有盐和无盐胁迫下基因表达水平的改变,发现AtNHX1可能还参与多种细胞途径.包括细胞结构的构建,蛋白质的运输和定位,能量的平衡等,这些作用可能是通过调节液泡内pH实现的.随后,Sottosanto等又分析了拟南芥野生型AtNHX1,插入突变体nhxl和功能恢复型NHX1::nhxl三种植株在短时间(12h和48h)和长时间(1周和2周)盐胁迫条件下基因转录差异.有147个盐应答基因转录受AtNHX1影响,在nhxl突变体中除了一些编码与代谢有关的基因表达下调,大部分(69%)基因表现为转录上调,还有一个基因表现为盐胁迫一周转录上调,两周后转录下调.在受AtNHX1影响的147个基因中,有13个基因编码盐应答的信号元件, 其中包括5个钙调素(CaM)结合蛋白;有2O个基因编码DNA结合元件,其中大部分为转录因子;有25个是与代谢和能量转换有关的基因,与大部分基因的表达水平不同,这些基因都是以低丰度表达.说明盐胁迫条件下,突变体植株代谢变得缓慢;有13个基因参与细胞壁的合成和细胞生长,他们大多数在盐胁迫2d或更长时间后才表现为转录上调:此外还有l4个基因编码参与蛋白质加工和运输的蛋白.由于I类NHX蛋白不仅具有Na的转运活性.还具有I(+的转运活性,因此它对于植物的生长发育也有重要的作用.在植物细胞液泡内累积高浓度的,可以维持细胞内浓度在最适水平.Hanana等[衢]分离并鉴定出葡萄(Vitisvinifera L)VvNHX1基因.在葡萄成熟和后熟阶段,VvN—HX1高水平表达.并显示出液泡内的累积量增大,这对于液泡体积的增大是必需的.在这一过程中果实变大.还原糖的累积和水分的吸收促进了果实的后熟.4Na~/H+逆向转运蛋白NHX与植物耐盐性大量研究证明过表达NHX逆向转运蛋白可以提高植物的耐盐性.AtNHX1在番茄[墙]和油菜中过表达,均获得了耐盐性较高的转基因植株, 在200mMNaC1胁迫下,仍能正常生长,正常结实.过表达GmNHX1的百脉根在盐胁迫条件下, 再生能力,光合作用能力及存活时间都明显好于对照,耐盐性提高矧.Xue等在小麦中过量表达AtNHX1,发现转基因植株可以在盐土中生长,并且产量提高,谷粒增重.HeE加]将AtNHX1转化棉花,在温室中,200mMNaC1胁迫下转基因植株产量提高,棉纤维量增多,并且光合作用增强,氮的同化速率增高.此外,田间种植的转基因植株也可以产生高质量的棉纤维.Chengc.]利用根癌农杆菌介导法将AtNHX1转化荞麦,获得的转基因植株可以在200mM/LNaC1条件下正常生长.在不同盐浓度处理条件下,转基因植物积累了大量的Na和脯氨酸.而K浓度相对于对照植物有所下降.表明AtNHX1可以提高荞麦的耐盐性.ZhaoE将盐地碱蓬的SsNHX1转化水稻.转基因植株不仅耐盐性有明显的提高,而且K,Ca2+,Mg等离子浓度要高于非转基因植株,此外根V—ATPase活性明显升高.光合作用增强.可溶性糖含量也明显增多.单一的NaVH+逆向转运蛋白活性的上调会产生一系列的与植物耐盐性相关的生理生化变化.从而提高植物的耐盐性,说明植物的耐盐调节是一个复杂的网络.NaVH逆向转运蛋白作为其中重要的一类成员,具有广泛的研究价值.对不同物种以及同一物种的不同Na+/H逆向转运蛋白的耐盐性进行分析.将为我们选择更加优良的耐盐基因奠定基础,从而有效地改良作物的耐盐性参考文献:[1]邱念伟,杨洪兵,王宝山.NaVH逆向转运蛋白及其与植物耐盐性的关系[J].植物生理学通讯,2001,37(3): 260-264.[2]任仲海,马秀灵,赵彦修,等.Na~/H逆向转运蛋白和植物耐盐性[J].生物工程学报,2002,18(1):16一l9.[3]吕慧颖,李银心,孔凡江,等.植物Na+/H逆向转运蛋白研究进展[J].植物学通报,2003,20(3):363—369.【4]张俊莲,张金文,陈正华,等.植物Na+/H逆向转运蛋白与植物耐盐性的研究进展[J].草原与草坪,2005,4:3-9.[5]彭立新,王明启.渗透胁迫调节基因一Na+/HAntiporter 基因与植物耐盐性[J].天津农学院学报,2005,1(2): 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