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陆地棉硝酸盐转运体NRT基因家族鉴定及表达分析

         
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硝酸盐转运体(nitrate transporters,NRTs)在植物氮素吸收、利用和存储等过程中发挥着重要作用。本研究利用HMM软件和Blastp方法,在陆地棉中,鉴定出了106个GhNRT1/PTR(NPF)(Nitrate transporter 1(NRT1)/Peptide Transporter(PTR)family(NPF))和14个GhNRT2(Nitrate transporter 2 family)成员,对它们的保守结构域、系统发育关系、理化性质、亚细胞定位、保守基序、基因结构、启动子区顺式作用元件和表达模式进行了分析。结果表明,GhNPF均具有典型的PTR2(Peptide Transporter 2 family,肽转运蛋白)结构域,个别蛋白(GhNPF2.6bD、GhNPF4.1cA和GhNPF2.14aD)出现了2个PTR2和/或其他结构域,表明棉花NPF进化保守性较低;GhNRT2具有典型的MFS_1(Major Facilitator Superfamily,主要促进子超家族)单域。多数GhNRTs定位于细胞质膜上,为疏水性蛋白。系统发育分析显示GhNRTs可分为10个类群,相同类群具有相似的基因结构及基序分布。顺式作用元件组成表明,大部分GhNRTs的表达可能与植物激素、非生物胁迫和光反应等相关。此外,GhNPF不同亚类间的表达模式存在一定差异,但同一亚类内不同成员的表达模式相对保守;GhNRT2基因则主要在根中高表达。盐胁迫处理后的转录组数据分析发现,近1/5的GhNRTs基因表达量发生了显著上调或下调,表明其可能参与棉花盐胁迫应答。选择6个GhNRTs基因检测其在根系、幼叶、功能叶和老叶中的表达对不同NO_(3)^(-)供应水平的响应发现,GhNPF6.3dA和GhNPF7.3aA可能具有双亲和吸收NO_(3)^(-)的能力,GhNPF6.2bD则可能编码高亲和NO_(3)^(-)转运蛋白;三者在功能叶和老叶中可能参与NO_(3)^(-)卸载。这些结果与拟南芥等植物中的报道不同。上述研究结果为进一步揭示棉花硝酸盐转运蛋白的功能提供了参考,为解析棉花氮素吸收和利用机制提供了初步依据。

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