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作物杂志,2026, 第3期: 163–170 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2026.03.022

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

30个马铃薯品种StNRT2.5表达模式与生物信息学分析

王辰宇1(), 江政廷1, 乔宏宇1, 赵桐1, 刘慧羚1, 张婧颖1(), 韩玉珠2   

  1. 1 吉林农业大学园艺学院/东北亚特色种质资源保育创新中心， 130118， 吉林长春
    2 吉林农业科技学院农学院， 132101， 吉林吉林
  • 收稿日期:2025-01-22 修回日期:2025-04-22 出版日期:2026-06-15 发布日期:2026-06-17
  • 通讯作者: 张婧颖，研究方向为蔬菜种质资源创新利用与生物育种，E-mail：zhangjingying@jlau.edu.cn
  • 作者简介:王辰宇，研究方向为马铃薯遗传与育种，E-mail：20231418@mails.jlau.edu.cn
  • 基金资助:
    吉林农业大学优博计划

Expression Patterns and Bioinformatics Analysis of StNRT2.5 in 30 Potato Varieties

Wang Chenyu1(), Jiang Zhengting1, Qiao Hongyu1, Zhao Tong1, Liu Huiling1, Zhang Jingying1(), Han Yuzhu2   

  1. 1 College of Horticulture, Jilin Agricultural University / Northeast Asia Special Germplasm Resource Conservation and Innovation Center, Changchun 130118, Jilin, China
    2 College of Agriculture, Jilin Agricultural Science and Technology University, Jilin 132101, Jilin, China
  • Received:2025-01-22 Revised:2025-04-22 Online:2026-06-15 Published:2026-06-17

RichHTML

1

PDF (PC)

29

摘要：

高亲和转运蛋白NRT2家族在氮匮乏条件下对作物氮吸收及再分配中发挥重要作用。以30个不同马铃薯品种为材料，通过实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析了StNRT2.5的表达模式，并结合生物信息学对其保守结构域、启动子元件及系统发育关系进行了综合分析，为了进一步验证StNRT2.5的功能，通过STRING数据库对其进行了蛋白互作预测及互作蛋白的表达模式分析。结果表明，StNRT2.5在不同马铃薯品种的不同部位中的表达水平存在显著差异，且StNRT2.5具有典型的硝酸盐转运蛋白家族保守结构域，启动子元件分析表明，StNRT2.5启动子区域包括与光响应相关的顺式作用元件、与激素响应相关的顺式作用元件、启动子和增强子元件等多种作用元件，且StNRT2.5与原始栽培的二倍体马铃薯和多疣茄具有较高同源性。表达模式分析显示互作蛋白StNR在叶片中表达上调，而StNRT3.1则主要在根系中表达。

关键词: 马铃薯, StNRT2.5, 表达模式, 生物信息学分析, 蛋白互作

Abstract:

The NRT2 family of high-affinity nitrate transporters plays a crucial role in nitrogen uptake and redistribution under nitrogen-deficient conditions. In this study, 30 different potato varieties were analyzed to investigate the expression patterns of StNRT2.5 using quantitative real-time PCR (qRT-PCR), and bioinformatics analysis of its conserved domains, promoter elements, and phylogenetic relationships. To further verify the function of StNRT2.5, protein-protein interaction prediction and the expression analysis of interacting proteins were conducted using the STRING database. The results showed significant variation in StNRT2.5 expression among different potato varieties and tissues. StNRT2.5 contains conserved domains characteristic of nitrate transporter family proteins. Promoter analysis revealed the presence of multiple cis-acting elements, including light-responsive elements, hormone-responsive elements, as well as promoter and enhancer elements. Phylogenetic analysis indicated high homology between StNRT2.5 and primitive cultivated diploid potato and Solanum verrucosum. Expression analysis of interacting proteins showed that StNR was upregulated in leaves, while StNRT3.1 was predominantly expressed in roots.

Key words: Potato, StNRT2.5, Expression pattern, Bioinformatics analysis, Protein-protein interaction

表1

30个马铃薯品种信息

编号Number 品种Variety 编号Number 品种Variety
1 龙薯14号 16 中薯6号
2 龙薯25号 17 中薯171
3 隆丰黑美人 18 中薯35号
4 克新30号 19 中薯2号
5 克新33号 20 中薯49号
6 克新28号 21 中薯48号
7 早大白 22 中薯45号
8 东农303 23 紫心
9 克新1号 24 春薯4号
10 春薯5号 25 春薯3号
11 富农 26 鄂薯3号
12 青薯24号 27 荷兰806
13 AC142 28 延薯4号
14 荷兰14号 29 夏波蒂
15 大西洋 30 长崎

表2

生物信息学在线分析软件的名称及网址

工具Tool 网址URL 功能Function
Blast http://www.ncbi.nlm.nih.gov 进行相似性比较
ORF Finder http://www.91bio.com/SMS2/filter_protein.html 确定开放阅读框
ProtParam http://web.expasy.org/protparam/ 计算蛋白理化性质
ProScale https://web.expasy.org/protscale/ 预测亲水/疏水区
Net Phos 3.1 Server http://www.cbs.dtu.dk/services/NetPhos/ 预测磷酸位点
SignalP http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/ 氨基酸信号肽预测
TMHMM http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/ 氨基酸跨膜结构预测
Interpro Scan https://www.ebi.ac.uk/interpro/search/sequence/ 蛋白质结构域预测
Plant CARE http://bioinformatics.psb.ugent/webtools/plantcare/html/ 启动子顺式元件预测
PSORT II Prediction https://psort.hgc.jp/form2.html 亚细胞定位预测
String https://string-db.org/ 蛋白互作分析预测
SOPMA https://npsa-prabi.ibcp.fr/NPSA/npsa_sopma.html 蛋白质二级结构预测
Swiss-Model https://swissmodel.expasy.org/interactive 蛋白质三级结构预测
Clustal X http://www-igbmc.u-strasbg.fr/BioInfo/ 多序列对比
MEGA X https://www.megasoftware.net/ 构建系统进化树

图1

StNRT2.5表达量分析

图2

StNRT2.5基因PCR扩增结果 M：DL2000；1：阴性对照；2：阳性对照；3~9：StNRT2.5菌液。

表3

StNRT2.5蛋白理化性质分析

蛋白
Protein		 氨基酸数量
Number
of amino
acids		 分子量
Molecular
weight (Da)		 理论等电点
Theoretical
isoelectric
point		 原子数
Atomic
number		 不稳定系数
Instability
coefficient		 脂肪指数
Fat
index		 亲水性平均值
Average
hydrophilicity
(GRAVY)		 负电荷残基
Negatively
charged residues
(Asp+Glu)		 正电荷残基
Positively
charged residues
(Arg+Lys)
StNRT2.5 503 54.73 8.68 7692 35.89 91.55 0.39 31 36

图3

StNRT2.5蛋白一级结构预测 (a) StNRT2.5蛋白亲疏水性分析；(b) StNRT2.5氨基酸跨膜结构预测；(c) StNRT2.5氨基酸信号肽；(d) StNRT2.5磷酸化位点预测。

图4

StNRT2.5蛋白质结构域及二、三级结构分析 (a) StNRT2.5蛋白质结构域；(b) StNRT2.5的二级结构；(c) StNRT2.5的三级结构。

图5

StNRT2.5表达部位预测

图6

亚细胞定位预测

图7

NRT2.5启动子顺式作用元件分析

图8

氨基酸多重序列比对

图9

StNRT2.5、StNR、StNRT3.1互作网络图

图10

StNR表达量分析

图11

StNRT3.1表达量分析

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