披碱草氢离子焦磷酸化酶（EdHPPase1）基因转化小麦的效应分析
发布时间：2021-07-07 12:55
氢离子转运无机焦磷酸化酶（H+-PPase）是一类区别于H+-ATPase的H+转运酶,对植物体内的生理以及生化过程具有积极的影响。H+-PPase作为质子泵,对植物抗逆起重要作用。EdHPPase1基因的表达在模式作物中的功能已被验证,然而对农作物的生理机制和调控机理很少有表明,为了更好的探究EdHPPase1在农作物中的功能,本研究分别通过水培试验和田间试验两种途径验证EdHPPase1基因在非生物胁迫下的响应。生物信息学分析表明,披碱草焦磷酸化酶（EdHPPase1）基因开放阅读框共有2310bp,编码氨基酸770个,且EdHPPase1有15个跨膜螺旋结构,通过氨基酸序列比对结构显示:含有完整的保守域。蛋白同源性对比发现,与已知羊草、大麦的无机焦磷酸化酶蛋白的同源性高达98%。水培试验下,碱胁迫处理时,生理指标显示,转基因小麦的鲜重含量、相对含水量显著高于野生型,失水率较野生型减慢;根系扫描结果显示,与野生型相比,披碱草无机焦磷酸化酶（EdHPPase1）基因的表达使转基因小麦根的投影面积、...
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
比较酵母PPase家族YPPase(1-a)（Heikinheimo,etal.2001）和枯草杆菌PPase
第一章前言6图1比较酵母PPase家族YPPase(1-a)（Heikinheimo,etal.2001）和枯草杆菌PPase家族（BsPPase）的底物结合构象的整体功能区视图(1-b)（Fabrichniy,etal.2007）以及H+泵绿豆的PPase（1-c）（Lin,etal.2012）。图所示为结构域，这和图2都是用PyMol（PyMol分子图形系统，版本1.2r3pre，Schródinger，LLC）绘制的。Fig1.SidebysidecomparisonofoverallribbonviewsofsubstrateboundconformationsofFamilyIyeastPPase(YPPase,1-a)(Heikinheimo,etal.2001),FamilyIIB.subtilisPPase(BsPPase.1-b)(Fabrichniy,etal.2007)andH+‐pumpingmungbeanPPase(VrPPase,1-c)(Lin,etal.2012).Thedomainstructureisshown,ThisandFig.2weredrawnwithPyMol(ThePyMOLMolecularGraphicsSystem,Version1.2r3pre,Schrdinger,LLC).图2比较了YPPase（2-a）、BsPPase（2-b）和VrPPase（2-c）的水解位点，强调了这三种酶在详细的活性位点几何结构上的差异。在所有情况下，易裂键都是垂直的，亲核细胞位于正下方。键侧链以原子颜色显示，如Mg2+（绿色）、F-（青色）、Mn2+（BsPPase）浅紫色和K+（VrPPase）紫色。VrPPase中的亲核水标记为Wn并显示为红色；在各图中，亲电磷性P1在每个图中都是较低的。氢键和离子相互作用用虚线表示。Fig2.SidebysidecomparisonofthehydrolyticsitesofYPPase(2-a),BsPPase(2-b)andVrPPase(2-c),emphasisingthedifferenceindetailedactivesitegeometrybetweenthethreeenzymes.Inallcasesthescissilebondisvertical,withthenucleophiledirectlyunderneath.Keysidechainsareshowninatomcolours,asareMg2+(green),F(cyan),theMn2+(BsPPase)lightpurple,andtheK+(VrPPase)purple.ThenucleophilicwaterinVrPPaseislabelledWn
第一章前言8图3.绿豆V-PPase的三级结构。Linetal.(2012）揭示了弧菌V-PPase的晶体结构，它以同型二聚体存在（A和B）来自RCSB蛋白数据库（rcsb.org;4A01）的细胞质侧面（A）和侧视图（B）的V-PPase三维图像，该图像基于已发表的数据（Linetal.2012)。（C）V-PPase二聚体顶视图的示意图，以显示跨膜螺旋（TM1-TM16）的排列。内圈和外圈中的TM螺旋分别以浅棕色和蓝色显示。（D）基于先前报告的底物水解，能量转移，H+转运和H+释放功能域的示意图（Linetal.2012,Kellosaloetal.2012,Lietal.2016）。Fig3.TertiarystructureofV-PPaseofVignaradiata.Linetal.(2012)revealedthecrystalstructureofV.radiataV-PPase,whichexistsasahomodimer.(AandB)Three-dimensionalimagesofV-PPasefromthecytoplasmicside(A)andthesideview(B)takenfromtheRCSBProteinDataBank(rcsb.org;4A01),whichisbasedonpublisheddata(Linetal.2012).(C)SchematicrepresentationofthetopviewoftheV-PPasedimertoshowthearrangementofthetransmembranehelices(TM1–TM16).TMhelicesintheinnerandouterringsareshowninlightbrownandblue,respectively.(D)Aschematicmodelofthefunctionaldomainsforsubstratehydrolysis,energytransfer,H+translocationandH+releasebasedonpreviousreports(Linetal.2012,Kellosaloetal.2012,Lietal.2016).1.2.4H+-PPase的多样性在模式作物拟南芥中，VPPs包括两个亚型，一个为基因编码Ⅰ型酶又称AVP1，利用酵母的异源表达表明，AVP1靶向于液泡膜，并在将质子从细胞质泵入液泡的同时水解PPi（Kimetal,1994）。利用该酵母表达，AVP1被证明是一种I型H+-PPase（K+刺激酶），表明酵母因其折叠方式包含H+偶联PPi水解所需的信息，所以能够作为?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Overaccumulation of glycine betaine makes the function of the thylakoid membrane better in wheat under salt stress[J]. Fengxia Tian,Wenqiang Wang,Chao Liang,Xin Wang,Guiping Wang,Wei Wang. The Crop Journal. 2017(01)
[2]中国耕地中低产田空间分布格局及产能提升潜力（英文）[J]. 闫慧敏,冀咏赞,刘纪远,刘芳,胡云锋,匡文慧. Journal of Geographical Sciences. 2016(03)
[3]混合盐碱胁迫对紫花苜蓿苗期氮磷吸收及生理特性的影响[J]. 郝凤,刘晓静,张晓磊,齐敏兴. 中国沙漠. 2015(05)
[4]盐胁迫对草莓抗氧化系统和离子吸收的影响[J]. 颜志明,魏跃,贾思振,董慧,嵇怡. 北方园艺. 2013(09)
[5]中国中低产田时空分布特征及增产潜力分析[J]. 石全红,王宏,陈阜,褚庆全. 中国农学通报. 2010(19)
[6]盐胁迫对NHC牧草Na+、K+、Pro、可溶性糖及可溶性蛋白的影响[J]. 田晓艳,刘延吉,郭迎春. 草业科学. 2008(10)
[7]Impact of salt stress on the features and activities of root system for three desert halophyte species in their seedling stage[J]. YI LiangPeng1,2, MA Jian1 & LI Yan1 1 Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, ürümqi 830011, China; 2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China. Science in China（Series D:Earth Sciences）. 2007(S1)
[8]液泡膜H+-PPase与植物耐盐性[J]. 包爱科,张金林,郭正刚,王锁民. 植物生理学通讯. 2006(04)
[9]植物基因转化方法的研究概况[J]. 刘建强,孙仲序. 河北果树. 2002(05)
硕士论文
[1]AVP1基因转化紫花苜蓿的初步研究[D]. 包爱科.兰州大学 2006
本文编号：3269671
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
比较酵母PPase家族YPPase(1-a)（Heikinheimo,etal.2001）和枯草杆菌PPase
第一章前言6图1比较酵母PPase家族YPPase(1-a)（Heikinheimo,etal.2001）和枯草杆菌PPase家族（BsPPase）的底物结合构象的整体功能区视图(1-b)（Fabrichniy,etal.2007）以及H+泵绿豆的PPase（1-c）（Lin,etal.2012）。图所示为结构域，这和图2都是用PyMol（PyMol分子图形系统，版本1.2r3pre，Schródinger，LLC）绘制的。Fig1.SidebysidecomparisonofoverallribbonviewsofsubstrateboundconformationsofFamilyIyeastPPase(YPPase,1-a)(Heikinheimo,etal.2001),FamilyIIB.subtilisPPase(BsPPase.1-b)(Fabrichniy,etal.2007)andH+‐pumpingmungbeanPPase(VrPPase,1-c)(Lin,etal.2012).Thedomainstructureisshown,ThisandFig.2weredrawnwithPyMol(ThePyMOLMolecularGraphicsSystem,Version1.2r3pre,Schrdinger,LLC).图2比较了YPPase（2-a）、BsPPase（2-b）和VrPPase（2-c）的水解位点，强调了这三种酶在详细的活性位点几何结构上的差异。在所有情况下，易裂键都是垂直的，亲核细胞位于正下方。键侧链以原子颜色显示，如Mg2+（绿色）、F-（青色）、Mn2+（BsPPase）浅紫色和K+（VrPPase）紫色。VrPPase中的亲核水标记为Wn并显示为红色；在各图中，亲电磷性P1在每个图中都是较低的。氢键和离子相互作用用虚线表示。Fig2.SidebysidecomparisonofthehydrolyticsitesofYPPase(2-a),BsPPase(2-b)andVrPPase(2-c),emphasisingthedifferenceindetailedactivesitegeometrybetweenthethreeenzymes.Inallcasesthescissilebondisvertical,withthenucleophiledirectlyunderneath.Keysidechainsareshowninatomcolours,asareMg2+(green),F(cyan),theMn2+(BsPPase)lightpurple,andtheK+(VrPPase)purple.ThenucleophilicwaterinVrPPaseislabelledWn
第一章前言8图3.绿豆V-PPase的三级结构。Linetal.(2012）揭示了弧菌V-PPase的晶体结构，它以同型二聚体存在（A和B）来自RCSB蛋白数据库（rcsb.org;4A01）的细胞质侧面（A）和侧视图（B）的V-PPase三维图像，该图像基于已发表的数据（Linetal.2012)。（C）V-PPase二聚体顶视图的示意图，以显示跨膜螺旋（TM1-TM16）的排列。内圈和外圈中的TM螺旋分别以浅棕色和蓝色显示。（D）基于先前报告的底物水解，能量转移，H+转运和H+释放功能域的示意图（Linetal.2012,Kellosaloetal.2012,Lietal.2016）。Fig3.TertiarystructureofV-PPaseofVignaradiata.Linetal.(2012)revealedthecrystalstructureofV.radiataV-PPase,whichexistsasahomodimer.(AandB)Three-dimensionalimagesofV-PPasefromthecytoplasmicside(A)andthesideview(B)takenfromtheRCSBProteinDataBank(rcsb.org;4A01),whichisbasedonpublisheddata(Linetal.2012).(C)SchematicrepresentationofthetopviewoftheV-PPasedimertoshowthearrangementofthetransmembranehelices(TM1–TM16).TMhelicesintheinnerandouterringsareshowninlightbrownandblue,respectively.(D)Aschematicmodelofthefunctionaldomainsforsubstratehydrolysis,energytransfer,H+translocationandH+releasebasedonpreviousreports(Linetal.2012,Kellosaloetal.2012,Lietal.2016).1.2.4H+-PPase的多样性在模式作物拟南芥中，VPPs包括两个亚型，一个为基因编码Ⅰ型酶又称AVP1，利用酵母的异源表达表明，AVP1靶向于液泡膜，并在将质子从细胞质泵入液泡的同时水解PPi（Kimetal,1994）。利用该酵母表达，AVP1被证明是一种I型H+-PPase（K+刺激酶），表明酵母因其折叠方式包含H+偶联PPi水解所需的信息，所以能够作为?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Overaccumulation of glycine betaine makes the function of the thylakoid membrane better in wheat under salt stress[J]. Fengxia Tian,Wenqiang Wang,Chao Liang,Xin Wang,Guiping Wang,Wei Wang. The Crop Journal. 2017(01)
[2]中国耕地中低产田空间分布格局及产能提升潜力（英文）[J]. 闫慧敏,冀咏赞,刘纪远,刘芳,胡云锋,匡文慧. Journal of Geographical Sciences. 2016(03)
[3]混合盐碱胁迫对紫花苜蓿苗期氮磷吸收及生理特性的影响[J]. 郝凤,刘晓静,张晓磊,齐敏兴. 中国沙漠. 2015(05)
[4]盐胁迫对草莓抗氧化系统和离子吸收的影响[J]. 颜志明,魏跃,贾思振,董慧,嵇怡. 北方园艺. 2013(09)
[5]中国中低产田时空分布特征及增产潜力分析[J]. 石全红,王宏,陈阜,褚庆全. 中国农学通报. 2010(19)
[6]盐胁迫对NHC牧草Na+、K+、Pro、可溶性糖及可溶性蛋白的影响[J]. 田晓艳,刘延吉,郭迎春. 草业科学. 2008(10)
[7]Impact of salt stress on the features and activities of root system for three desert halophyte species in their seedling stage[J]. YI LiangPeng1,2, MA Jian1 & LI Yan1 1 Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, ürümqi 830011, China; 2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China. Science in China（Series D:Earth Sciences）. 2007(S1)
[8]液泡膜H+-PPase与植物耐盐性[J]. 包爱科,张金林,郭正刚,王锁民. 植物生理学通讯. 2006(04)
[9]植物基因转化方法的研究概况[J]. 刘建强,孙仲序. 河北果树. 2002(05)
硕士论文
[1]AVP1基因转化紫花苜蓿的初步研究[D]. 包爱科.兰州大学 2006
本文编号：3269671
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