作物杂志, 2020, 36(1): 22-28 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2020.01.005

遗传育种·种质资源·生物技术

玉米葡萄糖转运蛋白基因ZmGLUT-1表达特征分析及互作预测

张新1, 曹丽茹1,2, 魏良明1, 张前进1, 周柯1, 王振华,1, 鲁晓民,1

1河南省农业科学院粮食作物研究所,450002,河南郑州

2河南农业大学粮食作物协同创新中心,450002,河南郑州

Expression Analysis and Interaction Prediction of Maize Glucose Transporter Gene ZmGLUT-1

Zhang Xin1, Cao Liru1,2, Wei Liangming1, Zhang Qianjin1, Zhou Ke1, Wang Zhenhua,1, Lu Xiaomin,1

1Grain Crop Research Institute, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002, Henan, China

2Collaborative Innovation Center of Henan Grain Crops, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, Henan, China

通讯作者: 王振华,主要从事玉米遗传育种研究,E-mail: wzh201@126.com; 鲁晓民为共同通信作者,主要从事玉米遗传育种研究,E-mail: luxiaomin2004@163.com

第一联系人: 曹丽茹为并列第一作者,主要从事玉米遗产育种研究,E-mail: caoliru008@126.com

收稿日期: 2019-07-10   修回日期: 2019-09-29   网络出版日期: 2020-02-15

基金资助: 国家玉米产业技术体系(CARS-02-08)
优质青贮玉米种质的创新与改良利用(182102110413)

Received: 2019-07-10   Revised: 2019-09-29   Online: 2020-02-15

作者简介 About authors

张新,主要从事玉米遗传育种研究,E-mail:zh5733764@126.com 。

摘要

葡萄糖转运蛋白(GLUT1)通过维持细胞膜两侧的葡萄糖浓度来维护细胞的稳定,在植物抗逆境方面起重要作用。从郑36自选系中克隆了1个GLUT1基因,暂时命名为ZmGLUT-1,该基因含有1 263bp的开放阅读框,编码420个氨基酸;对启动子顺式元件分析,发现该基因含有响应逆境胁迫、激素信号传导、光刺激应答等多种结合位点;蛋白序列分析表明,该蛋白属于疏水性蛋白,含有12个跨膜结构域,主要以α螺旋结构存在,亚细胞定位于质膜上;qRT-PCR结果表明该基因属于组成型表达基因,且在叶尖和胚中高表达,同时发现该基因受脱落酸(ABA)和PEG胁迫下调表达,而复水后表达虽有上升但无法达到正常水平;互作蛋白分析发现,或许ZmGLUT-1与互作蛋白构成调控网络,通过催化和跨膜转运糖类、脂质、激素等物质,来参与细胞代谢物的合成与降解,维护细胞的稳定性,以此来维护植物的生长发育。以上研究表明ZmGLUT-1基因与干旱胁迫和ABA诱导相关。

关键词: 玉米 ; 葡萄糖转运蛋白 ; 干旱和脱落酸胁迫 ; 细胞稳定性

Abstract

Glucose transporter (GLUT1) maintains cell stability by maintaining glucose concentration on both sides of the cell membrane, which plays an important role in plant stress tolerance. In this study, GLUT1 gene (1 263bp) was cloned from the ‘zheng 36’, which was temporarily named ZmGLUT-1 gene. The promoter cis element analysis revealed that the gene contains various binding sites in response to stress, hormone signaling, and photo-stimulation response. InSilico analysis indicates that the protein is a hydrophobic protein with 12 transmembrane domains, mainly in the alpha helix structure, and subcellular localization on the plasma membrane. The result of qRT-PCR indicated that the gene was a constitutively expressed gene and was highly expressed in leaf tips and embryos. It was also found that the gene was down-regulated by abscisic acid (ABA) and PEG treatment, the expression after rehydration increased but could not reach normal level. Mutual protein analysis revealed that perhaps ZmGLUT-1 protein and the interaction proteins constitute a regulatory network. The above studies indicate that ZmGLUT-1 gene is associated with drought stress. These results provide information for further exploration of GLUT1 function and mechanism in plants, and for screening drought-resistant high-quality breeding germplasms.

Keywords: Maize ; Glucose transporter ; Drought and ABA stress ; Cell stability

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本文引用格式

张新, 曹丽茹, 魏良明, 张前进, 周柯, 王振华, 鲁晓民. 玉米葡萄糖转运蛋白基因ZmGLUT-1表达特征分析及互作预测[J]. 作物杂志, 2020, 36(1): 22-28 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2020.01.005

Zhang Xin, Cao Liru, Wei Liangming, Zhang Qianjin, Zhou Ke, Wang Zhenhua, Lu Xiaomin. Expression Analysis and Interaction Prediction of Maize Glucose Transporter Gene ZmGLUT-1[J]. Crops, 2020, 36(1): 22-28 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2020.01.005

无论是动物还是植物,只要生存都需要自身与外界进行信息和物质的交换,以此来维持整个正常生长发育过程。细胞膜是由磷脂双分子层构成的疏水膜结构,为维持整个细胞处于稳定的状态提供了必要的协助,但是只有少部分的小分子可以通过细胞膜,大分子无法跨过细胞膜。生物为了生存进化出膜受体蛋白和膜转运蛋白等,前者主要是通过感知外界的刺激信号引起自身的变化,同时将信号传递给细胞内;根据转运方式的不同,膜转运蛋白分为被动转运蛋白和主动转运蛋白。

蛋白超级家族是1993年发现的一大类转运蛋白,具有12次跨膜螺旋结构域[1]。到目前为止,蛋白超级家族是最大的转运蛋白家族之一,可分为82个亚家族,如药物抗性蛋白、磷酸酯/磷酸反向转运蛋白、三羧酸循环中间产物协助转运蛋白和糖协助转运蛋白等[2,3]。其中糖协助转运蛋白是最大的亚家族,分为单糖转运蛋白和二糖转运蛋白[4]。单糖转运蛋白家族包含133个蛋白,编码12个跨膜结构域,在单糖分布中起关键作用并参与多种植物代谢过程[5]。在绿藻中发现CkHUP1和CkHUP3蛋白运输D-葡萄糖,而CkHUP2蛋白运输D-半乳糖[6,7,8]。在拟南芥中发现AtSTP1蛋白主要运输蔗糖[9]。马小龙等[10]研究发现拟南芥中的单糖转运蛋白AtERD6和玉米中的ZmERD6蛋白应答干旱、盐以及冷胁迫;缺失基因Aterd6的突变体对高浓度葡萄糖敏感,种子含糖量高,使产量增高10%,说明植株处于衰老或外界胁迫时AtERDL6基因介导糖从液泡输出。葡萄糖单糖转运蛋白促进葡萄糖转运,是一种单向转运蛋白,其中高度保守的GLUT1是第1个被鉴定的葡萄糖转运蛋白。细胞膜中GLUT1的表达水平由葡萄糖浓度决定,当葡萄糖水平降低时其表达量增加,反之则降低[11]

目前,对转运蛋白的研究大多集中在拟南芥[9],关于玉米葡萄糖转运蛋白的报道甚少,对该类基因的干旱胁迫及ABA诱导等功能尚未有研究。本研究通过前期对抗旱型自选系郑36转录组测序,筛选到一个与抗旱相关的单糖转运蛋白ZmGLUT-1(GRMZM2G109221),主要参与转运葡萄糖。本研究通过克隆和荧光定量分析该基因的时空表达模式及对干旱胁迫和ABA诱导的响应模式,利用进化树分析该基因与不同物种间的进化关系,同时进一步分析该基因的互作蛋白,旨在为研究葡萄糖转运蛋白家族基因在玉米逆境胁迫和信号传导中的作用提供参考,亦为挖掘抗旱优质资源进而培育抗旱型品种奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料种植及处理方法

以河南省农业科学院粮食作物研究所提供的自选系郑36为试验材料,于2018年6月20日在河南省新乡市原阳县平原新区河南省农业科学院实验基地种植,当郑36生长到三叶一心时取其幼根、幼叶,当抽雄后取其根、茎、叶尖、叶基部、雌穗、雄穗,收获时取其种子、胚、胚乳作为时空表达的样品。河南省农业科学院温室内郑36植株生长条件为:30℃光照培养16h、26℃暗培养8h,相对湿度为35%~55%;当郑36长至三叶一心时,分别用Hoagland营养液(CK)、20% PEG、100μmol/L脱落酸(ABA),对长势一致的玉米苗进行处理,分别在胁迫6、12h以及复水1.5d取每个处理材料的叶片。以上所有样品5株相同部位混在一起为1个重复,每个部位共取3个重复,且样品迅速放入液氮,存于-80℃超低温冰箱备用。

1.2 总RNA提取、cDNA的合成和qRT-PCR定量及数据分析

利用EasyPure RNA Purification Kit提取郑36每个样品的总RNA,然后根据TransScrip One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis试剂盒所提供的程序进行反转录,合成cDNA。

根据基因序列设计特异荧光引物(ZmGLUT-1-QF:CAAGCTGGAATTGTGAGCGA和ZmGLUT-1-Q:CAGCCAAAAATGCCTAC);以玉米18S为内参,设计引物18S1:5′-CCTGCGGCTTAATTGACTC-3′;18S2:5′-GTTAGCAGGCTGAGGTCTGG-3′。利用CFX96实时荧光定量PCR仪(Bio-Rad,美国),参考SYBR Premix Ex Taq TM(TaKaRa,日本)试剂盒程序,采用两步法进行RT-PCR。根据2-△△Ct(△CT=CT目标基因-CT内参基因,△△CT=△CT处理后-△CT对照)法进行数据处理。

1.3 ZmGLUT-1基因的cDNA克隆

用BLAST在线工具搜索ZmGLUT-1(GRMZM2G109221)基因序列,设计特异扩增引物(ZmGLUT-1-F:5′-ATGGTCTTCCTCGCCACG-3′和ZmG LUT-1-R:5′-TCATGTGGCTTTGAGCAATG-3′),扩增产物连接PMD19-T并转化大肠杆菌DH5α感受态,挑选单一的阳性单克隆送深圳华大基因科技有限公司进行测序,并利用NCBI数据库比对测序结果。

1.4 ZmGLUT-1蛋白的生物信息学分析

使用EXPASY中的ProtParam工具在线对基因ZmGLUT-1编码蛋白的等电点、分子量、蛋白疏水性、稳定性等属性计算;分别利用TMHMM Server v.2.0和SOPMA对ZmGLUT-1的蛋白跨膜结构和二级结构分析,ExPASy网站的NetPhoS预测蛋白序列的磷酸化位点;利用PlantCARE预测基因启动子的顺式作用元件;利用MEGA软件中的Neighbor-Joining法构建该蛋白与其他物种同源蛋白的系统发育树;使用MEME在线分析工具对该基因的蛋白保守基序(motif)分析,基序的最大数目设置为10;利用STRING在线工具预测ZmGLUT-1的互作蛋白。

2 结果与分析

2.1 ZmGLUT-1基因的克隆和蛋白结构分析

利用RT-PCR技术扩增GRMZM2G109221基因,1%琼脂糖电泳得到大小为1 500bp左右的特异条带,切胶回收,筛选T载体阳性克隆菌液送至深圳华大基因科技有限公司进行测序。分析测序结果发现,该序列是一个完整的1 263bp的开放阅读框(图1),编码420个氨基酸,与B73序列一致,暂时命名为ZmGLUT-1,ZmGLUT-1编码的蛋白属于葡萄糖转运蛋白。

图1

图1   ZmGLUT-1基因的cDNA电泳图

M为Trans5K DNA标记,泳道1为ZmGLUT-1基因PCR扩增产物

Fig.1   The cDNA electrophoresis of ZmGLUT-1 gene

M is Trans5K DNA marker, and lane 1 is the PCR amplification product of ZmGLUT-1 gene


采用ProtParam工具分析蛋白结构发现,ZmGLUT-1相对分子质量为45.18kDa,理论等电点为8.68,分子式为C2094H504N3249O564S21;蛋白的不稳定指数为31.67,属于稳定蛋白;GRAVY值为0.705,属于疏水性蛋白;PHD跨膜螺旋区预测,结果显示该蛋白有12个跨膜结构域;SOPMA预测,蛋白无规则卷曲占20.48%,β折叠结构占22.62%,α螺旋结构占48.81%,该蛋白主要以α螺旋结构为主。NetPhoS 3.1 Server分析显示该基因蛋白分别含有24个丝氨酸、7个苏氨酸和8个酪氨酸磷酸化位点,说明该蛋白可能被丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸蛋白激酶激活,从而调控下游响应基因的表达,参与植物的生长发育、信号传导等过程。

2.2 ZmGLUT-1蛋白的系统进化及保守基序分析

为了揭示玉米ZmGLUT-1基因的进化关系,利用NJ法构建该蛋白序列与其他单子叶和双子叶植物的进化树,分析发现ZmGLUT-1蛋白与拟南芥进化关系最为紧密(在同一分支上),与胡桃木、谷子进化较远。为了进一步分析ZmGLUT-1蛋白及其他同源物种蛋白的保守性,利用MEME软件鉴定了10个保守基序(图2)。分析发现该基因在玉米与拟南芥具有相同的9个保守基序,且保守基序所在的氨基酸位置最为接近,而胡桃木、谷子比玉米多1个保守基序,且保守基序所在的氨基酸位置也相差较远。结合进化树可知玉米与拟南芥同源性较高,且保守基序最为相似;与胡桃木、谷子的进化较远,物种含有的保守基序差异也较大。或许不同物种间进化树遗传距离越近(同源性较高),其保守基序相似度越高。

图2

图2   ZmGLUT-1蛋白与其他物种蛋白的进化树及保守基序

Pahal.D02166.2代表胡桃木;Pavir.lb01737.1代表柳枝稷;Seita.9G395700.2代表谷子;Sobic.001G362500.1代表高粱;LOC_Os03g24860.1代表水稻;Bradi1g61757.2代表二穗短柄草;AT2G48020.2代表拟南芥;Gorai.005G056400.1代表棉花;Glyma.13G213200.4代表大豆

Fig.2   The phylogenetic tree and conserved functional motifs of the ZmGLUT-1 protein and other species proteins

Pahal.D02166.2 stands for Juglans regia Linn; Pavir.lb01737.1 stands for Panicum virgatum L.; Seita.9G395700.2 stands for Setaria italica; Sobic.001G362500.1 stands for Sorghum bicolor (L.); LOC_Os03g24860.1 stands for Oryza sativa Linn.; Bradi1g61757.2 stands for Brachypodium distachyon (L.); AT2G48020.2 stands for Arabidopsis thaliana (Linn.); Gorai.005G056400.1 stands for Gossypium hirsutum Linn.; Glyma.13G213200.4 stands for Glycine max (Linn.)


2.3 ZmGLUT-1基因启动子顺式元件

为了进一步解析ZmGLUT-1的潜在功能,利用PlantCARE在线预测ZmGLUT-1基因ATG上游2 000bp的顺式响应元件,发现转录因子含有多种功能元件,除了启动子本身最基本的TATA-box、CAAT-box外,还包含如ABRE、AuxRR-core、CAT-box、CGTCA-motif、TGACG-motif、O2-site、TGA-element等结合位点。其中,ABRE参与ABA信号传导途径,响应干旱应答;AuxRR-core是生长素响应因子,在子叶、胚乳和侧根发育中起重要作用;CAT-box调控植物的分生组织表达;CGTCA-motif和TGACG-motif参与茉莉酸信号途径;O2-site参与调节玉米醇溶蛋白代谢;TGA-element是生长素响应元件,启动生长素相关基因的表达。另外,还发现大量光刺激应答元件(GATA-motif、GT1-motif、I-box、Sp1),推测ZmGLUT-1基因可能还参与玉米光合作用和调控植物开花等光反应(表1)。

表1   ZmGLUT-1基因启动子顺式元件分析

Table 1  The cis-element analysis of ZmGLUT-1 gene promoter

元件Element来源植物Source plant位点Site序列Sequence功能Function
ABREOryza sativa1 525GCCGCGTGGCcis-acting element involved in the abscisic acid responsiveness
AuxRR-coreNicotiana tabacum1 011GGTCCATcis-acting regulatory element involved in auxin responsiveness
CAT-boxArabidopsis thaliana1 640GCCACTcis-acting regulatory element related to meristem expression
CGTCA-motifHordeum vulgare494CGTCAcis-acting regulatory element involved in the MeJA-responsiveness
GATA-motifArabidopsis thaliana1 106GATAGGApart of a light responsive element
GT1-motifArabidopsis thaliana24GGTTAAlight responsive element
I-boxZea mays1 285GGATAAGGTGpart of a light responsive element
O2-siteZea mays1 286GATGATGTGGcis-acting regulatory element involved in zein metabolism regulation
Sp1Oryza sativa1 459GGGCGGlight responsive element
TGA-elementBrassica oleracea428AACGACauxin-responsive element
TGACG-motifHordeum vulgare494TGACGcis-acting regulatory element involved in the MeJA-responsiveness

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2.4 ZmGLUT-1基因组织表达模式分析

为了解ZmGLUT-1基因的表达模式,利用qRT-PCR分析该基因在玉米不同组织的表达情况(图3),结果显示该基因在幼根、幼叶、成熟根、茎、叶尖、叶基部、雌穗、雄穗、种子、胚和胚乳中均有表达,但ZmGLUT-1基因在叶片中的表达量较高,尤其是叶尖。表明ZmGLUT-1属于组成型表达基因,但不同部位不同时期的表达量存在不同程度的差异,说明ZmGLUT-1基因在玉米整个生长发育中均发挥重要的作用。

图3

图3   ZmGLUT-1基因在玉米不同组织的表达模式

Fig.3   Expression pattern of ZmGLUT-1 gene in different organs of maize


2.5 ZmGLUT-1基因对干旱胁迫和ABA诱导的响应模式分析

研究ZmGLUT-1基因对干旱胁迫和ABA诱导的响应模式分析,定量结果(图4)分析发现ZmGLUT-1基因在胁迫6和12h以及复水后均响应干旱胁迫和ABA诱导。PEG和ABA胁迫6和12h时,表达量均下降,但胁迫12h时二者下降幅度均大于初期的6h,且两个时间点ABA胁迫下该基因的表达量下降幅度高于PEG胁迫;进一步分析正常复水1.5d的表达情况,发现复水后该基因的表达量在两种胁迫下均有所回升,但未达到正常的表达水平,说明复水后,材料仍无法达到正常生长发育水平,也就是补偿效应无法全部弥补胁迫带来的损伤,复水后只能达到部分补偿。说明该基因响应干旱胁迫和ABA诱导,且受二者的负向诱导,以上结果为进一步研究ZmGLUT-1基因的逆境胁迫和激素信号途径奠定基础。

图4

图4   ZmGLUT-1基因响应干旱胁迫和ABA诱导的表达模式

Fig.4   Expression pattern of ZmGLUT-1 gene in response to PEG and ABA


2.6 ZmGLUT-1蛋白的亚细胞定位分析

正确的pMDC83-ZmGLUT-1-GFP表达载体利用农杆菌法瞬时转化烟草叶片(图5),通过激光共聚焦显微镜观察,发现pMDC83-GFP在烟草的细胞膜和细胞质核中均检测到绿色的荧光信号有表达;但含有pMDC83-ZmGLUT-1-GFP的融合表达载体只在质膜中观察到绿色荧光信号,表明ZmGLUT-1融合体定位于质膜上。

图5

图5   ZmGLUT-1蛋白在烟草中的亚细胞定位

Fig.5   Subcellular localization of ZmGLUT-1 protein in tobacco


2.7 ZmGLUT-1蛋白的互作蛋白网络预测

为了探究ZmGLUT-1基因可能存在的网络作用机制,利用STRING在线软件预测ZmGLUT-1互作蛋白。结果发现,与ZmGLUT-1互作蛋白主要包含5个功能性结构域(表2)。GRMZM2G138423编码的蛋白含有转运酶结构域,可为细胞提供主要的能量;GRMZM2G100976编码的蛋白含有NifU结构域,在Fe-S中心的生物合成中起着重要作用;GRMZM5G825759编码的蛋白属于跨膜ATP酶;GRMZM2G073244编码的蛋白具有转移酶活性;GRMZM2G124321编码的蛋白对DNA结合和DNA修复至关重要,或许ZmGLUT-1蛋白与这5个蛋白的结构域构成一张调控网络,通过催化和跨膜转运糖类、脂质、激素等物质,来参与细胞代谢物的合成与降解,减少这些物质对细胞的损伤,调控细胞的稳定性,以此来维护植物的生长发育。

表2   ZmGLUT-1功能互作蛋白预测

Table 2  Functional interaction protein prediction of ZmGLUT-1

基因号
Gene ID
基因描述
Gene description
功能结构域
Function domain
氨基酸
Amino acid
互作系数
Interaction coefficient
GRMZM2G138423ADP, ATP carrier proteinADP, ATP transporter on adenylate translocase3280.82
GRMZM2G100976PhotosystemI1NifU-like domain2660.80
GRMZM5G825759TP synthase B chainATP synthase B/B′ CF(0)2160.80
GRMZM2G073244UDP-glycosyltransferase 84A1Glycosyltransferase_GTB_type4810.80
GRMZM2G124321UvrB/uvrC motif-containing proteinUvrB/uvrC motif3340.72

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3 讨论

葡萄糖是主要的能源物质,为动物和植物的生长代谢提供能量。由于葡萄糖分子高度亲水,无法自由通过疏水的生物膜,其进出细胞需要依靠膜上的转运蛋白完成。本研究克隆了一个单糖转运蛋白基因,主要转运植物的葡萄糖,该基因编码的蛋白ZmGLDT-1含有12个跨膜结构域,蛋白主要以α螺旋结构为主。

糖转运蛋白的作用是多方面的,根据不同的功能,其表达分布在植物的各个部位。有试验表明一些糖转运蛋白是在库特异器官表达的,甘蔗的ShSUT1基因在甘蔗的储存细胞中表达[12],芭蕉的PmSUC1基因在花粉管和花粉粒中表达[4],蓖麻中蔗糖转运蛋白RCSUT1在胚乳和韧皮部中表达[13];在胡萝卜根薄壁细胞中检测到DcSUT2基因 [14],菠萝AcMST2基因在果实中表达强烈[15];木薯基因组中共鉴定出20个含有Sugar_tr保守基序的MeSTP基因,大多数MeSTPs基因在30和40d的根中高表达[16]。本试验结果表明,ZmGLUT-1属于组成型表达基因,在玉米的整个生长发育中均有表达,但ZmGLUT-1基因在叶片的表达量较高,尤其是叶尖,在胚部位表达量次之,说明该基因调节玉米叶片的发育,同时也在玉米库器官高表达。

根据植物在不同发育阶段对糖的需求,植物中糖转运蛋白定位在多个部位。拟南芥的葡萄糖转运蛋白定位于细胞膜,负责运输葡萄糖的质膜单糖转运蛋白位于液泡膜上,负责转运葡萄糖的质体膜转运蛋白定位在质体膜上[17];大麦的膜蛋白HvSUT2位于叶肉细胞的液泡膜上[18];水稻中的OsMST1糖转运蛋白定位在高尔基体,它们的功能还在研究中[19]。本研究中,通过GFP融合定位发现ZmGLUT-1蛋白定位于质膜上,或许可以通过感受并传递外界刺激信号和与质子耦合,将质外体逆浓度梯度进行糖转运,以此来维持细胞内外的平衡,从而维持植物的正常生长发育。

光和ABA对马铃薯的LeSUT1和StSUT1的表达有明显的影响[20];在拟南芥中发现AtESL1基因响应干旱和高盐胁迫[21];水稻中冷胁迫下OsMST7和OsMST8基因表达量升高[22],OsGMST1受盐胁迫诱导[23]。本研究定量结果发现,ZmGLUT-1基因在干旱胁迫和ABA诱导的前期(6h)和后期(12h)及复水后均表达,且受干旱和ABA胁迫的负向诱导;胁迫12h时二者下降幅度均大于6h,且两个时间点ABA胁迫下该基因的表达量下降幅度高于干旱胁迫,说明该基因对ABA诱导更为敏感;正常复水1.5d后,基因表达量虽有所上升,但仍无法达到正常生长玉米中基因的表达水平,说明干旱胁迫和ABA处理对玉米有一定的损伤,复水后虽有一定的补偿效应,但补偿效应低于胁迫带来的压力,属于部分补偿。以上结果说明ZmGLUT-1基因响应干旱胁迫和ABA诱导,且受二者的负向诱导,该结果为进一步研究ZmGLUT-1基因的逆境胁迫和激素信号途径奠定基础。

预测的ZmGLUT-1互作蛋白,其中含有ADP/ATP腺苷酸转位酶的转运蛋白是真核植物特有的一种转运酶,主要通过转运线粒体内的ATP到细胞质,为细胞提供主要的能量;ATP跨膜合成酶,主要阻止有害物质进入细胞[24];有报道[25]表明NifU-like domain蛋白高度保守,通过靶向铁氧还原蛋白来转移Fe-S簇;糖基转移酶具有转移酶活性,能够催化部分糖从活化的供体转移到特定的脂质、蛋白质等受体分子,形成糖苷键。或许ZmGLUT-1基因编码的蛋白与这些功能蛋白形成一张调控网络,通过协同催化和跨膜转运糖类、脂质、激素等物质,来参与细胞代谢物的合成与降解,减少这些物质对细胞的损伤,调控细胞的稳定性,以此来调控植物的生长发育。

4 结论

通过对葡萄糖转运蛋白基因ZmGLUT-1的生物信息学分析、克隆、qRT-PCR及亚细胞定位,表明ZmGLUT-1基因积极响应干旱胁迫和ABA诱导,且位于细胞质膜上,初步阐明了ZmGLUT-1基因响应干旱胁迫和ABA诱导的生物学功能,同时结合互作蛋白预测结果,为进一步明确ZmGLUT-1基因的逆境胁迫作用机理打下坚实的基础。

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