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水稻钾转运蛋白OsHAK8参与籽粒发育的调控机制研究
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作者 唐倪文 王玉英 +2 位作者 张佩珊 魏烨莹 王晓辉 《生命科学研究》 2025年第4期291-296,303,共7页
作为植物生长发育所必需的矿质元素,钾离子(potassium ion,K^(+))在土壤中极易随雨水流失,造成南方稻区普遍缺钾,进而引发水稻减产。已有研究表明,钾营养通过介导水稻灌浆过程影响籽粒发育。为进一步探讨K^(+)转运与籽粒发育的关联,对... 作为植物生长发育所必需的矿质元素,钾离子(potassium ion,K^(+))在土壤中极易随雨水流失,造成南方稻区普遍缺钾,进而引发水稻减产。已有研究表明,钾营养通过介导水稻灌浆过程影响籽粒发育。为进一步探讨K^(+)转运与籽粒发育的关联,对水稻高亲和钾离子转运蛋白8(high-affinity K^(+)transporter 8,Os HAK8)的基因敲除突变体进行了表型观察和生理指标测定,发现OsHAK8基因的缺失导致籽粒长度、宽度和千粒重均显著降低;胚乳垩白明显、淀粉粒排列疏松;胚乳总淀粉、直链淀粉和蔗糖含量减少;颖壳外表皮细胞双峰距离缩短。这些结果表明,Os HAK8可能通过介导胚乳糖类物质积累和颖壳外表皮细胞扩张影响水稻籽粒发育。本研究不仅丰富了钾转运蛋白HAK家族的生物学功能,也为培育优质高产水稻品种提供了新的基因资源。 展开更多
关键词 高亲和钾离子转运蛋白8(Os hak8) 籽粒发育 水稻 基因资源
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异源四倍体油菜HAKs家族核心基因的鉴定及其功能初步解析
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作者 陈俊帆 宋海利 +4 位作者 周婷 岳彩鹏 冯英娜 黄进勇 华营鹏 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期515-537,共23页
[目的]HAKs家族基因编码高亲和力K^(+)转运蛋白,在K^(+)吸收和运输过程中发挥关键作用。鉴定甘蓝型油菜HAKs家族核心基因,研究不同养分胁迫下核心基因表达的响应,不仅可加深对HAKs功能的理解,也可为HAKs介导油菜营养胁迫抗性的遗传改良... [目的]HAKs家族基因编码高亲和力K^(+)转运蛋白,在K^(+)吸收和运输过程中发挥关键作用。鉴定甘蓝型油菜HAKs家族核心基因,研究不同养分胁迫下核心基因表达的响应,不仅可加深对HAKs功能的理解,也可为HAKs介导油菜营养胁迫抗性的遗传改良提供基因资源参考。[方法]对甘蓝型油菜HAKs基因家族进行全基因组鉴定和分析,其中包括系统发育关系、基因结构、保守基序、染色体定位、顺式作用元件。利用不同养分胁迫下的转录组数据对HAKs家族基因进行差异基因表达分析,并用Cytoscape构建共表达网络图。以低钾抗性品系“H280”和低钾敏感品系“L49”为材料,在低钾胁迫下进行水培试验,使用ICP-MS分析了“H280”和“L49”根部K+含量,RT-qPCR以及亚细胞定位分析了低钾胁迫下BnaA7.HAK5的响应和功能。[结果]在甘蓝型油菜中共鉴定到40个HAKs家族成员。对其进行进化关系分析,发现它们的Ka/Ks值均小于1.0。顺式作用元件分析表明,MYB和激素响应顺式作用调控元件ABRE在HAKs家族基因的启动子区域高度富集。共线性分析表明在进化过程中,甘蓝型油菜中绝大多数的HAKs基因保存完整。差异表达基因分析发现,大部分HAKs家族基因的表达水平受低钾胁迫的显著诱导。共表达网络分析表明,BnaA7.HAK5响应油菜低钾胁迫。RT-qPCR结果显示,BnaA7.HAK5在抗低钾品系“H280”根中的表达量显著高于低钾敏感品系“L49”。亚细胞定位结果显示,BnaA7.HAK5定位在细胞质膜上。[结论]甘蓝型油菜共有40个BnaHAKs基因,BnaHAKs基因响应低钾或盐等养分胁迫。定位在细胞质膜上的BnaA7.HAK5在低钾条件下的表达量显著上调,且在“H280”和“L49”油菜品系根部的表达量差异显著,表明BnaA7.HAK5在油菜高亲和性钾离子的吸收和转运中发挥重要功能。 展开更多
关键词 甘蓝型油菜 低钾胁迫 haks家族基因 基因组鉴定 转录组学
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林烟草KUP/HAK/KT钾转运体基因NsHAK11的亚细胞定位与表达 被引量:14
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作者 宋毓峰 董连红 +7 位作者 靳义荣 史素娟 张良 刘朝科 冯祥国 胡晓明 王倩 刘好宝 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1058-1071,共14页
【目的】应用生物信息学方法,分离和克隆烟草钾转运体KUP/HAK/KT家族新基因,对其进行亚细胞定位和表达分析,为开展烟草KUP/HAK/KT钾转运体的研究提供借鉴。【方法】通过生物信息学方法,搜索林烟草(Nicotiana sylvestris)和绒毛状烟草(N.... 【目的】应用生物信息学方法,分离和克隆烟草钾转运体KUP/HAK/KT家族新基因,对其进行亚细胞定位和表达分析,为开展烟草KUP/HAK/KT钾转运体的研究提供借鉴。【方法】通过生物信息学方法,搜索林烟草(Nicotiana sylvestris)和绒毛状烟草(N.tomentosiformis)基因组数据库,预测两种烟草中的钾转运体KUP/HAK/KT家族成员,构建系统进化树。根据所获结果,从林烟草中获得一个新的烟草KUP/HAK/KT家族基因。采用Wolf PSORT对蛋白的亚细胞定位进行预测,并利用农杆菌浸润法注射本生烟(N.benthamiana)叶片后激光共聚焦显微镜下观察,依据融合荧光蛋白在细胞内产生荧光的位置确定蛋白的亚细胞定位,用以验证预测结果;采用PLACE网站对基因的表达模式进行预测,并用荧光定量PCR分别研究其在盛花期林烟草不同器官的表达差异及低温、高温和低钾胁迫下苗期林烟草叶片中NsHAK11的表达变化,用以验证预测结果。【结果】预测出林烟草和绒毛状烟草KUP/HAK/KT钾转运体家族均含有19个成员,进化上分为4个Cluster(簇)。根据预测序列结果,从林烟草中克隆得到一个ClusterⅢ中的基因,其编码蛋白与拟南芥(Arabidopsis thaliana)中AtKUP11的相似性最高,因此,将其命名为NsHAK11,其编码蛋白与已获得的2个烟草NrHAK1和NtHAK1的相似性仅为48%和49%,所以NsHAK11是一个新的烟草KUP/HAK/KT基因。Wolf PSORT预测显示NsHAK11主要定位于细胞质膜中。亚细胞定位试验中NsHAK11与GFP和DsRed2两种报告蛋白融合的定位结果均表明NsHAK11定位于细胞质膜中,与预测结果相符。利用PLACE网站对NsHAK11启动子分析得到,NsHAK11可表达与定位于根、花和胚芽组织中,受到低温、高温、干旱和激素等因素的影响。实时荧光定量PCR分析结果与预测结果基本一致:NsHAK11在盛花期林烟草各组织器官中均有表达,但表达水平存在强弱差异,其在主根中的表达量最高,在侧根中的表达量次之,而在叶片中的表达量最低;NsHAK11在苗期林烟草叶片中受低温、高温和低钾胁迫时呈现不同类型的上调表达,其中,低温处理时NsHAK11的表达上调程度最大且响应时间最早,高温处理时其表达上调程度次之,但在前期会出现明显抑制,低钾处理时其表达量可上调表达,但并不显著。【结论】获得了一个烟草KUP/HAK/KT基因家族新成员NsHAK11,其编码蛋白为主要定位于细胞质膜中的钾转运体,该蛋白广泛存在于各组织器官中,参与叶片响应低温、高温和低钾胁迫的应对机制。 展开更多
关键词 林烟草 生物信息学 KUP hak KT家族 Nshak11 亚细胞定位 基因表达模式
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商陆PaHAK1与拟南芥HAK/KUP/KT家族基因的比较分析 被引量:2
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作者 谭鹏 邓雯韬 +2 位作者 田宇 苏益 蔺万煌 《湖南农业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期490-495,共6页
为探明商陆高亲和性K+转运体基因(Pa HAK1)的结构、功能及商陆耐低钾的原因,分析比较了商陆Pa HAK1和拟南芥HAK/KUP/KT家族基因中15个基因编码的高亲和性钾离子转运体氨基酸序列、蛋白质结构及其理化性质。结果表明:HAK基因家族编码蛋... 为探明商陆高亲和性K+转运体基因(Pa HAK1)的结构、功能及商陆耐低钾的原因,分析比较了商陆Pa HAK1和拟南芥HAK/KUP/KT家族基因中15个基因编码的高亲和性钾离子转运体氨基酸序列、蛋白质结构及其理化性质。结果表明:HAK基因家族编码蛋白均定位于细胞膜上,含有多个跨膜结构且跨膜结构域是蛋白质的保守结构域;Pa HAK1与At KUP3的跨膜结构十分相似,低钾胁迫下Pa HAK1和At KUP3的高表达与其高亲和钾转运吸收功能密切相关。系统进化树分析结果表明,Pa HAK1与拟南芥HAK基因家族中At KUP8亲缘关系最近,其氨基酸序列相似度为76.98%,推测Pa HAK1还可能通过维持细胞内高水平钾量在水分胁迫下发挥重要的调节作用。 展开更多
关键词 商陆 拟南芥 Pahak1 hak/KUP/KT 高亲和性钾离子转运体 生物信息学分析
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大豆KUP/HAK/KT钾转运体基因家族的鉴定与表达分析 被引量:22
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作者 晁毛妮 温青玉 +3 位作者 张晋玉 张志勇 董洁 于亚鑫 《西北植物学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期239-249,共11页
该研究基于已公布的大豆基因组序列信息,对大豆KUP/HAK/KT钾转运体基因家族进行了全基因组鉴定,并对该家族成员的基因特征、蛋白结构、染色体定位、基因复制和表达模式等进行了全面分析,为进一步了解该家族基因的功能及培育钾高效大豆... 该研究基于已公布的大豆基因组序列信息,对大豆KUP/HAK/KT钾转运体基因家族进行了全基因组鉴定,并对该家族成员的基因特征、蛋白结构、染色体定位、基因复制和表达模式等进行了全面分析,为进一步了解该家族基因的功能及培育钾高效大豆品种提供理论支撑。结果表明:(1)在大豆基因组中共鉴定30个KUP/HAK/KT基因(简写为GmHAK01~GmHAK30),这些基因分布在大豆的15条染色体上,串联复制和片段复制可能导致了GmHAKs基因在大豆基因组中的扩增。(2)大豆GmHAKs蛋白间序列一致性很高,均具有12~14个跨膜区,且都定位于质膜上。(3)进化分析表明大豆GmHAKs可聚为4个进化簇ClusterⅠ~Ⅳ,其中ClusterⅡ的成员数目最多(16个),ClusterⅣ的成员数目最少(1个)。(4)所有GmHAKs基因均包含内含子和外显子,其内含子数目在7~9个之间,且同一亚家族的GmHAKs基因大部分具有相似的内含子-外显子分布模式。(5)表达模式分析表明,大豆GmHAKs的表达大致可分为两类:一类是一些组织特异性表达的基因,包括了ClusterⅠ和ClusterⅣ的全部成员,ClusterⅡ的部分成员,他们在根(GmHAK30和GmHAK04)、花(GmHAK03和GmHAK15)、荚(GmHAK10)或种子(GmHAK25)中表达量很高;另外一类是一些非组织特异性表达的基因,包括了ClusterⅢ的全部成员和ClusterⅡ的部分成员,这些基因(GmHAK05、GmHAK17和GmHAK28等)在所有被检测的组织中均有较高的表达;KUP/HAK/KT家族基因表达模式在不同进化簇的差异化结果表明,其在进化过程可能受到了选择的作用。以上研究结果为今后研究KUP/HAK/KT家族基因功能及定向改良大豆的钾吸收物性提供了重要的基因信息,也为大豆钾高效品种的选育提供了理论基础。 展开更多
关键词 基因家族 KUP/hak/KT基因 进化分析 表达模式 大豆
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植物KUP/HAK/KT家族钾转运体研究进展 被引量:15
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作者 宋毓峰 张良 +8 位作者 董连红 靳义荣 史素娟 白岩 刘朝科 冯广林 冯祥国 王倩 刘好宝 《中国农业科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期92-98,共7页
钾是植物必不可缺的大量元素,作为细胞内的主要溶质,参与植物的生长发育过程。植物通过钾通道和钾转运体两种方式吸收钾营养。钾转运体包括4个家族,其中KUP/HAK/KT家族成员最多,且研究最为深入。其成员是广泛存在于植物细胞质膜和液泡... 钾是植物必不可缺的大量元素,作为细胞内的主要溶质,参与植物的生长发育过程。植物通过钾通道和钾转运体两种方式吸收钾营养。钾转运体包括4个家族,其中KUP/HAK/KT家族成员最多,且研究最为深入。其成员是广泛存在于植物细胞质膜和液泡膜上的一种跨膜蛋白,多具有高亲和性钾吸收功能的转运体。KUP/HAK/KT转运体不仅在植物对K+的吸收与转运过程中发挥作用,也参与调节植物的生长发育。综述了植物KUP/HAK/KT家族的分类、组织定位、功能和表达调控等方面的研究进展,以期为研究植物的钾营养吸收机制提供理论参考。 展开更多
关键词 钾转运体 KUP hak KT 分类 功能 表达调控
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共转化法获得HAK1基因高表达烟草提高植株钾吸收能力 被引量:22
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作者 谭颖 秦利军 +2 位作者 赵丹 赵杰宏 赵德刚 《植物生理学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第7期689-699,共11页
通过农杆菌介导,将仅含钾转运体蛋白基因HAK1和烟草TMV抗性蛋白基因CN的pSH-TH表达载体和仅含选择标记基因GUS::NPTII的pSH737表达载体共转化烟草K326,从抗性转化苗中筛选出32株T0代转基因植株,自交分离后经筛选获得43株无选择标记的T1... 通过农杆菌介导,将仅含钾转运体蛋白基因HAK1和烟草TMV抗性蛋白基因CN的pSH-TH表达载体和仅含选择标记基因GUS::NPTII的pSH737表达载体共转化烟草K326,从抗性转化苗中筛选出32株T0代转基因植株,自交分离后经筛选获得43株无选择标记的T1代转基因烟株,Southern blotting分析和PCR产物测序结果证明HAK1及CN功能基因已整合到烟草基因组中,且不含标记基因。转基因植株中的钾转运相关基因表达分析表明,细胞质膜P-H+-ATPase基因NHA1和烟草无机焦磷酸酶基因NVP1表达上调,烟草液泡膜V-H+-ATPase基因VAG1表达下调;而烟草钾外流通道蛋白基因TORK1表达在株系T1-87中下调,其余株系均上调;HAK1表达量除了在株系T1-141中下调外,在其他所有株系中均上调,其中株系T1-12、T1-51、T1-87和T1-100的HAK1表达量比野生型高3倍以上。株系T1-51、T1-87和T1-100的根系活力、ATPase活性、阳离子交换量(CEC)及钾含量均显著高于野生型,表明钾离子转运体基因HAK1超量表达显著提高了烟草植株的富钾能力,所获得的无标记的安全转基因株系可作为优质烟叶品质培育的亲本材料。 展开更多
关键词 烟草 共转化 hak1
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HAK基因对玉米的遗传转化及其耐盐性研究 被引量:7
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作者 季静 汪婷婷 +2 位作者 王罡 吴疆 关春峰 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期659-665,共7页
用农杆菌介导法将高亲和性钾离子转运体基因(HAK)和Bar基因转入5个优良玉米自交系7922、P138、265、238和271中,并对影响其遗传转化效率因素进行了优化.经PCR和RT-PCR检测证实获得阳性植株.除草剂涂抹实验证明Bar基因已经整合进玉米基因... 用农杆菌介导法将高亲和性钾离子转运体基因(HAK)和Bar基因转入5个优良玉米自交系7922、P138、265、238和271中,并对影响其遗传转化效率因素进行了优化.经PCR和RT-PCR检测证实获得阳性植株.除草剂涂抹实验证明Bar基因已经整合进玉米基因组.用不同浓度的盐溶液处理转基因植株和对照植株,发现转基因植株叶片中的K+含量、脯氨酸和叶绿素含量均高于未转化植株,而Na+含量低于未转化植株,表明HAK基因已经整合进玉米基因组,并通过过量表达提高了植株的耐盐性. 展开更多
关键词 玉米自交系 农杆菌介导 hak 耐盐性
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KT/HAK/KUP家族基因在桃开花期的表达及对钾肥施用的响应 被引量:16
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作者 宋志忠 郭绍雷 +1 位作者 马瑞娟 俞明亮 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1177-1185,共9页
【目的】从转录水平探索KT/HAK/KUP家族基因在桃花发育不同时期的表达模式及对钾肥施用的响应特征,明确关键基因并验证其功能。旨在揭示钾素营养状况与桃花开放之间的直接关系,为果树施钾及高效园艺作物的遗传改良与育种提供理论依据。... 【目的】从转录水平探索KT/HAK/KUP家族基因在桃花发育不同时期的表达模式及对钾肥施用的响应特征,明确关键基因并验证其功能。旨在揭示钾素营养状况与桃花开放之间的直接关系,为果树施钾及高效园艺作物的遗传改良与育种提供理论依据。【方法】以‘霞晖6号’桃树为研究对象,通过钾肥施用分析其对桃花生长发育、钾素含量及花朵开放时期的影响;通过HNO3-HCl O4法消化样品,利用ICP-AES设备测定桃花开放不同时期的钾离子含量;利用荧光实时定量q RT-PCR技术,分析KT/HAK/KUP家族基因在桃花开放不同时期的表达水平,确定主效基因;进一步通过q RT-PCR技术分析KT/HAK/KUP家族基因在桃花开放不同时期对钾肥施用的差异响应;利用异源细菌缺失功能互补法验证主效基因的功能,将KUP11的CDS序列克隆到p PAB404中形成重组表达载体p PAB404-KUP11,测序验证的重组载体转化到大肠杆菌功能缺失突变菌株TK2420中,分析重组载体p PAB404-KUP11恢复TK2420突变细菌吸收外界K+(KCl或K2SO4)的功能。【结果】钾肥施用使‘霞晖6号’桃花提前2 d开放,并显著促进了盛开期桃花的发育,花朵鲜重增加21.5%。此外,盛开期桃花K+含量也最高,其次是初开期和花蕾期,败落期则最低。因此,钾肥施用显著增强了桃花开放过程中花朵K+的富集水平,在花蕾期、初开期、盛开期和败落期分别提高了24.3%、27.4%、29.1%和26.2%。KUP1—13在桃花开放不同时期的表达水平存在差异,但在盛开期的表达水平均达到最高,且在转录水平对钾肥施用的响应不同。KUP1和KUP5基因对钾肥施用最为敏感,其表达水平从花蕾期至桃花盛开期是持续被诱导的;KUP11在桃花开放的整个过程中表达量最高,钾肥处理显著诱导了其在花蕾形成初期的表达并抑制了其在桃花败落期的表达量。表达载体p PAB404-KUP11能恢复TK2420细菌重新吸收K+,且对外界KCl和K2SO4均有吸收,说明KUP11的表达水平与K+的吸收呈正相关性。【结论】钾肥施用促进桃花发育,改善钾营养状况,催使桃花提前开放,并对KUP家族基因在开花不同时期转录水平的调控有差异;KUP11转运体具有吸收外界K+的功能,在桃花开放过程中起重要作用。 展开更多
关键词 开花 KT/hak/KUP 钾素平衡
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谷子HAK/KUP/KT钾转运蛋白家族全基因组鉴定及其对低钾和高盐胁迫的响应 被引量:7
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作者 代书桃 朱灿灿 +5 位作者 马小倩 秦娜 宋迎辉 魏昕 王春义 李君霞 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2105-2121,共17页
KT/HAK/KUP(HAK)家族是植物中最丰富的钾转运体家族,对植物的生长和环境适应具有重要作用。谷子是抗逆耐瘠研究的模式植物,然而,谷子中HAK家族缺乏系统研究。本研究基于基因组序列信息,鉴定出29个谷子HAK基因(SiHAKs),并对该家族成员的... KT/HAK/KUP(HAK)家族是植物中最丰富的钾转运体家族,对植物的生长和环境适应具有重要作用。谷子是抗逆耐瘠研究的模式植物,然而,谷子中HAK家族缺乏系统研究。本研究基于基因组序列信息,鉴定出29个谷子HAK基因(SiHAKs),并对该家族成员的基本特征、蛋白结构、染色体定位、基因复制、表达模式和逆境响应等方面进行了系统分析。结果显示,(1)SiHAKs分为5个进化簇(Cluster I~Cluster V),成员数量分别为11、9、3、3和3。基因结构和蛋白保守基序分析表明,谷子HAK家族具有较高的保守性,不同Cluster的保守性依次为:ClusterIII=Cluster V>Cluster II>Cluster I>Cluster IV。(2)串联复制是SiHAKs扩增的主要原因,15个SiHAKs位于串联重复中。(3)171个转录因子可能结合到不同SiHAKs的启动子上,这些转录因子包含ERF、NAC、MYB和WRKY等家族中的大量成员,可能授予了SiHAKs对非生物胁迫多样的响应机制。(4)基因表达聚类将SiHAKs分成3组:GroupI、Group II和Group III,多数SiHAKs在张谷和豫谷1号2个品种中的表达模式具有一致性;不同Cluster表达水平总体表现为:Cluster III>Cluster V>Cluster II>Cluster I>Cluster IV。(5)根系中表达水平较高的11个SiHAKs用来检测对低钾和高盐胁迫的响应。在低钾胁迫后,8个SiHAKs的表达水平显著升高,1个SiHAK显著降低,2个SiHAKs变化不明显;而高盐胁迫后,3个SiHAKs的表达水平显著升高,2个SiHAKs显著降低,其余6个SiHAKs变化不明显。SiHAK15受到低钾和高盐胁迫的响应最为强烈,其表达量分别为对照的151倍和22倍。(6)基因表达谱的差异反映出不同Cluster间SiHAKs的功能差异。ClusterI主要在根系中表达,可能参与谷子根系K+的吸收;ClusterII不具有组织表达特异性,推测其参与K+的吸收、转运和生长发育等多个生物过程;Cluster III受到低钾和高盐2种胁迫的诱导,显示出维持谷子K+/Na+平衡和抵御盐胁迫的潜在作用;ClusterIV在被检测的多个组织中几乎不表达;ClusterV不同成员对低钾和高盐胁迫的响应存在差异,可能发生了功能分化。研究结果不仅为深入解析谷子HAK家族的功能奠定了基础,而且为植物中钾高效利用和耐盐机制的研究提供了重要线索。 展开更多
关键词 谷子 钾转运蛋白 KT/hak/KUP家族 盐胁迫 表达分析
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KT/HAK/KUP家族基因在桃叶片发育过程中的表达及其对钾肥施放的响应 被引量:4
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作者 宋志忠 马瑞娟 +2 位作者 张斌斌 许建兰 俞明亮 《果树学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期649-657,共9页
【目的】从转录水平分析KT/HAK/KUP家族基因在桃叶片发育不同时期的表达特征及对钾肥施用的响应情况,明确关键基因,旨在揭示果树K^+吸收与转运机制的分子基础,并为果树施肥及高效园艺作物的遗传改良与育种提供理论依据。【方法】以‘霞... 【目的】从转录水平分析KT/HAK/KUP家族基因在桃叶片发育不同时期的表达特征及对钾肥施用的响应情况,明确关键基因,旨在揭示果树K^+吸收与转运机制的分子基础,并为果树施肥及高效园艺作物的遗传改良与育种提供理论依据。【方法】以‘霞晖6号’桃树为研究对象,通过设置钾肥处理,分析其对桃叶片发育、光和性状及钾素营养状况的影响;通过HNO_3-HClO_4法消解叶片样品,利用ICP-AES设备测定叶片发育不同时期的钾离子含量;利用荧光实时定量qRT-PCR技术分析KT/HAK/KUP家族基因在叶片发育不同时期的动态表达及对钾肥施用的差异响应。【结果】钾肥施用显著提高了叶片中叶绿素含量和干鲜质量比,增强了钾素富集水平,并有效促进了叶片的光合作用(净光合速率Pn和气孔导度Gs均显著上升)和蒸腾作用(蒸腾速率Tr显著增加);KUP1-16在叶片发育不同时期的表达水平存在差异,KUP14在叶片整个发育时期的表达水平显著高于其他基因,其次是KUP3和KUP7,而KUP12和KUP13在叶片生长发育的整个过程中均没有检测到表达量;在桃叶片发育不同时期,KUP家族基因在转录水平对钾肥施用的响应不同:钾肥处理显著抑制了KUP14从施用钾肥至初秋时期(9月11日)的表达,表明该基因在桃叶片正常发育过程中起重要作用,KUP3对钾肥施放最为敏感,其表达水平在叶片发育不同时期是持续被诱导的,表明该基因更倾向于在钾素供应丰富的情况下发挥作用;尽管KUP11和KUP16在正常生长情况下的表达量相对较低,但在叶片发育不同时期是稳定不变的,且不受钾肥施放的影响,说明它们在叶片发育及钾素营养动态中持续发挥作用。【结论】钾肥施放促进桃叶片发育,改善叶片钾营养状况,并增强叶片的光合作用。KT/HAK/KUP家族基因在桃叶片发育不同时期的表达水平存在差异,并在转录水平对钾肥施放的响应是不同的。 展开更多
关键词 叶片发育 KT/hak/KUP转运体 基因表达
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甘蔗ScHAK10基因克隆及表达分析 被引量:3
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作者 罗海斌 蒋胜理 +6 位作者 黄诚梅 曹辉庆 邓智年 吴凯朝 徐林 陆珍 魏源文 《作物杂志》 CAS 北大核心 2018年第4期53-61,共9页
为探究甘蔗HAK基因家族中Sc HAK10基因的功能及干旱环境下的响应机制,利用同源克隆技术(homologous cloning)从新台糖22号中克隆得到Sc HAK10基因的完整编码序列,并对其进行生物信息学分析,同时采用q-PCR技术分析基因在不同组织以及在... 为探究甘蔗HAK基因家族中Sc HAK10基因的功能及干旱环境下的响应机制,利用同源克隆技术(homologous cloning)从新台糖22号中克隆得到Sc HAK10基因的完整编码序列,并对其进行生物信息学分析,同时采用q-PCR技术分析基因在不同组织以及在不同干旱阶段的表达情况。结果表明,Sc HAK10基因编码区全长为2 433bp,编码810个氨基酸,相对分子量89.83k D,等电点(p I)为8.46,预测其为疏水碱性蛋白;核苷酸同源性分析表明Sc HAK10基因与玉米(Zea mays L.)、高粱[Sorghum bicolor(L.)Moench]等其他作物中HAK基因具有高度的同源性;该蛋白具有跨膜结构域,定位在细胞质膜上。蛋白质二级结构分析发现其主要由α螺旋(38.15%)、扩展长链(19.26%)和无规则卷曲(37.16%)组成;蛋白功能预测显示其与阳离子运输通道相关,有较大的概率显示其介入转录、信号传导、免疫应答等生物活动。q PCR表达分析显示,Sc HAK10基因在不同部位都有表达,叶片中的表达量最高,其次为茎,根系中的表达量最低。干旱胁迫下Sc HAK10基因受到诱导表达,表达水平根据胁迫程度的加深而呈现出先上调后下降的表达趋势,复水后,基因表达量降低。本研究为进一步阐明甘蔗Sc HAK10基因的功能及甘蔗耐旱调控相关分子机制奠定了基础。 展开更多
关键词 甘蔗 钾转运蛋白基因(hak) 基因克隆 生物信息学分析 基因表达
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钾离子转运载体KUP/HAK/KT家族功能的研究进展 被引量:8
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作者 杨中敏 王艳 《生物技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期100-103,共4页
钾在植物生长发育中处于不可或缺的地位,钾离子的吸收和转运依靠钾离子通道和钾离子转运载体。植物中钾离子转运载体包括KUP/HAK/KT、Trk/HKT、KEA、CHX四个主要的家族,其中KUP/HAK/KT转运载体家族在植物的生长发育、逆境响应及信号转... 钾在植物生长发育中处于不可或缺的地位,钾离子的吸收和转运依靠钾离子通道和钾离子转运载体。植物中钾离子转运载体包括KUP/HAK/KT、Trk/HKT、KEA、CHX四个主要的家族,其中KUP/HAK/KT转运载体家族在植物的生长发育、逆境响应及信号转导中发挥重要作用。该文就该家族在以上这些功能进行总结概述。 展开更多
关键词 KUP hak KT转运载体家族 生长发育 胁迫 信号转导 功能
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獐茅HAK基因表达调控区的分离及其在水稻中的功能分析 被引量:3
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作者 张高华 王鹤 +3 位作者 王旭达 丰明 李怀梅 李树英 《遗传》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期742-748,共7页
獐茅高亲和性K+转运蛋白基因(AlHAK1)是从单子叶禾本科盐生植物獐茅(Aeluropus littoralis(Gouan)Parl)中克隆,对于细胞营养和离子渗透调节起关键作用。为了进一步了解AlHAK1基因的表达调控机制,文章采用基因组步移法分离了AlHAK1基因... 獐茅高亲和性K+转运蛋白基因(AlHAK1)是从单子叶禾本科盐生植物獐茅(Aeluropus littoralis(Gouan)Parl)中克隆,对于细胞营养和离子渗透调节起关键作用。为了进一步了解AlHAK1基因的表达调控机制,文章采用基因组步移法分离了AlHAK1基因转录起始位点上游长度约1.3 kb的启动子区域。启动子顺式元件分析显示该序列具有典型的TATA和CAAT盒,以及一些与植物生长发育和环境响应相关的顺式元件。为了明确AlHAK1启动子的功能,将其与GUS基因融合构建到植物表达载体pCAMBIA1301上,通过农杆菌介导转化法导入水稻中。对转基因植株进行GUS组织化学染色,结果显示在转化AlHAK1启动子水稻的根、茎、叶、花药和内外稃部位均检测到GUS活性。GUS荧光定量分析显示AlHAK1启动子调节GUS表达活性低于组成型启动子CaMV35S和Ubiquitin,但其根部和茎部的GUS活性相对较高。对转化植株进行不同胁迫处理后检测GUS活性,结果表明受到ABA、干旱、高温的诱导后其茎部和根部GUS活性有所提高,推测位于该启动子-682 bp的HSE元件和-1 268 bp的MybBS元件可能在高温、ABA和干旱诱导的表达调控中起作用。 展开更多
关键词 獐茅 高亲和性K+转运蛋白基因(hak1) 启动子克隆 顺式元件分析 GUS组织化学染色
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甘蓝型油菜钾离子转运载体HAK/KUP/KT家族的全基因组鉴定与分析 被引量:4
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作者 朱乐 赵鑫泽 蒋立希 《浙江大学学报(农业与生命科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期303-313,共11页
钾离子转运载体HAK/KUP/KT(high-affinityK^(+)/K^(+)uptake permease/K^(+)transporter)家族成员在植物对钾(K)的吸收和转运以及植物生长发育、耐盐性和渗透势的调节中起着重要作用。本研究以甘蓝型油菜(Brassica napus L.)为材料,共... 钾离子转运载体HAK/KUP/KT(high-affinityK^(+)/K^(+)uptake permease/K^(+)transporter)家族成员在植物对钾(K)的吸收和转运以及植物生长发育、耐盐性和渗透势的调节中起着重要作用。本研究以甘蓝型油菜(Brassica napus L.)为材料,共鉴定出45个HAK/KUP/KT基因,分别命名为BnHAK1~BnHAK45,并对油菜中的HAK/KUP/KT基因家族进行基因结构、进化和表达以及染色体定位分析。结果表明,甘蓝型油菜中的HAK/KUP/KT基因家族在染色体上呈现不均匀分布,其中在A01号染色体上分布最多,有5个BnHAKs基因。根据不同物种HAK/KUP/KT蛋白构建系统进化树,将其分为2个组群,其中双子叶植物中的拟南芥、甘蓝、白菜和甘蓝型油菜基因的保守性更强,亲缘关系更近。在表达量分析中,尽管HAK/KUP/KT基因家族的表达模式各不相同,但是总体而言,它们在根中的表达量最高,在角果中的表达量最低,这说明不同HAK/KUP/KT基因家族成员的分工是不同的。BnHAK4、BnHAK9基因在叶中特异性高表达,BnHAK11、BnHAK18和BnHAK23在根中特异性高表达,BnHAK7和BnHAK17在花中的表达量最高,说明该基因家族的表达具有组织特异性。本研究为进一步揭示甘蓝型油菜HAK/KUP/KT基因家族的功能机制提供了相应的参考依据。 展开更多
关键词 甘蓝型油菜 钾离子转运载体hak/KUP/KT 基因家族分析
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甘蔗ScHAK9基因克隆及表达分析 被引量:1
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作者 罗海斌 黄诚梅 +6 位作者 蒋胜理 曹辉庆 邓智年 吴凯朝 徐林 陆珍 魏源文 《植物遗传资源学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期731-739,共9页
KUP/HAK/KT家族基因在介导细胞内钾的积累及维持植物的生长发育中起重要作用,本研究以新台糖22号(ROC22)甘蔗为研究材料,采用同源克隆技术获得钾转运ScHAK9基因的完整编码序列(CDs),并利用生物信息学软件对蛋白质结构和功能进行预测分析... KUP/HAK/KT家族基因在介导细胞内钾的积累及维持植物的生长发育中起重要作用,本研究以新台糖22号(ROC22)甘蔗为研究材料,采用同源克隆技术获得钾转运ScHAK9基因的完整编码序列(CDs),并利用生物信息学软件对蛋白质结构和功能进行预测分析,同时利用qPCR技术分析基因的组织特异性表达以及在不同干旱条件下的表达情况。结果表明,ScHAK9基因的cDNA完整编码区长度为2352 bp,编码783个氨基酸,属于碱性疏水蛋白,结构中包含了12个跨膜结构域,蛋白主要定位在细胞质膜上;蛋白质二级结构主要由α螺旋结构、无规则卷曲结构和扩展长链组成;系统发育树分析显示ScHAK9与玉米Zm HAK9基因同源性较高。qPCR分析结果表明,ScHAK9基因在不同组织间的相对表达量具有明显差异,叶片中表达最高,其次是茎,根系中表达最低,具有组织特异性;干旱胁迫可以诱导ScHAK9基因表达,其表达量随着胁迫程度加重表现出升高趋势,且在复水后才有所下降。初步推测该基因可能在甘蔗发育和抵御干旱胁迫中起着重要作用,本研究为进一步阐明ScHAK9的功能及作用机制奠定了分子基础。 展开更多
关键词 甘蔗 钾转运蛋白(hak) 基因克隆 生物信息学分析 基因表达
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Genome-Wide Identification and Expression Profiling of the Shaker K+ Channel and HAK/KUP/KT Transporter Gene Families in Grape (Vitis vinifera L.) 被引量:1
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作者 Han Lei Junlin Li Zhizhong Song 《Phyton-International Journal of Experimental Botany》 SCIE 2022年第11期2519-2536,共18页
Potassium(K+)is an essential macronutrient for plants to maintain normal growth and development.Shaker-like K+channels and HAK/KUP/KT transporters are critical components in the K+acquisition and translocation.In this... Potassium(K+)is an essential macronutrient for plants to maintain normal growth and development.Shaker-like K+channels and HAK/KUP/KT transporters are critical components in the K+acquisition and translocation.In this study,we identified 9 Shaker-like K+channel(VvK)and 18 HAK/KUP/KT transporter(VvKUP)genes in grape,which were renamed according to their distributions in the genome and relative linear orders among the distinct chromosomes.Similar structure organizations were found within each group according to the exon/intron structure and protein motif analysis.Chromosomal distribution analysis showed that 9 VvK genes and 18 VvKUP genes were unevenly distributed on 7 or 10 putative grape chromosomes.Three pairs of tandem duplicated genes and one pair of segmental duplicated genes were observed in the expansion of the grape VvKUP genes.Gene expression omnibus(GEO)data analysis showed that VvK and VvKUP genes were expressed differentially in distinct tissues.Various cis-acting regulatory elements pertinent to phytohormone responses and abiotic stresses,including K+deficiency response and drought stress,were detected in the promoter region of VvK and VvKUP genes.This study provides valuable information for further functional studies of VvK and VvKUP genes,and lays a foundation to explore K+uptake and utilization in fruit trees. 展开更多
关键词 Vitis vinifera Shaker-like K+channel hak/KUP/KT transporter genome-wide analysis bioinformatics
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小麦KUP/HAK/KT基因家族的全基因组鉴定、系统进化和表达模式分析 被引量:7
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作者 吴胜男 杨媛 +5 位作者 李英壮 王娜 谢彦周 简俊涛 杨辉 王成社 《西北农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期351-364,共14页
为深入发掘小麦KUP/HAK/KT基因的功能,利用小麦最新基因组数据,通过生物信息学手段,对小麦KUP/HAK/KT基因家族进行基因组水平的鉴定,并对其系统进化及表达模式进行分析。鉴定结果表明,本研究在小麦中鉴定到98个KUP/HAK/KT基因,根据系统... 为深入发掘小麦KUP/HAK/KT基因的功能,利用小麦最新基因组数据,通过生物信息学手段,对小麦KUP/HAK/KT基因家族进行基因组水平的鉴定,并对其系统进化及表达模式进行分析。鉴定结果表明,本研究在小麦中鉴定到98个KUP/HAK/KT基因,根据系统进化分析结果,可将其分为ClusterⅠ、ClusterⅡ、ClusterⅢ和ClusterⅣ4个进化簇,不同进化簇具有特异的基因结构。染色体定位结果表明,小麦21条染色体上均含有KUP/HAK/KT基因,每条染色体上有2~9个KUP/HAK/KT基因。通过对小麦KUP/HAK/KT基因复制事件的分析发现小麦KUP/HAK/KT基因共产生92个基因复制。此外,转录组数据分析发现小麦KUP/HAK/KT基因在逆境胁迫下存在差异表达,多个胁迫响应相关的KUP/HAK/KT基因被鉴定到,为小麦KUP/HAK/KT基因功能的研究提供了初步的理论依据。 展开更多
关键词 小麦 KUP/hak/KT 系统进化 表达模式
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栽培型与野生型辣椒HAK/KUP/KT基因家族的进化分析 被引量:6
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作者 司伟娜 孙毅 李晓玉 《安徽农业大学学报》 CAS CSCD 2018年第4期753-761,共9页
HAK/KUP/KT家族是一类重要的钾转运蛋白家族。利用生物信息学手段对栽培型及墨西哥野生型辣椒全基因组范围内的HAK/KUP/KT基因成员进行鉴定及分析,比较两者在数目、复制类型及组织表达模式等方面的差异。发现2种辣椒中HAK/KUP/KT家族成... HAK/KUP/KT家族是一类重要的钾转运蛋白家族。利用生物信息学手段对栽培型及墨西哥野生型辣椒全基因组范围内的HAK/KUP/KT基因成员进行鉴定及分析,比较两者在数目、复制类型及组织表达模式等方面的差异。发现2种辣椒中HAK/KUP/KT家族成员分别为24和22个,且在染色体上呈不均衡分布。基因复制类型分析发现,HAK/KUP/KT家族成员中存在片段重复和串联重复,且纯化选择是该家族进化的主要动力。组织表达分析显示,辣椒HAK/KUP/KT基因间的表达模式存在差异,暗示辣椒HAK/KUP/KT家族成员在功能上的多样性,并为后续发掘有益的钾转运基因提供了重要的理论依据。 展开更多
关键词 辣椒基因组 hak/KUP/KT钾离子转运蛋白家族 进化分析
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甘薯KUP/HAK/KT基因家族的全基因组鉴定和表达模式分析 被引量:1
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作者 吴胜男 孙凯 +3 位作者 张海 刘峰 张永光 王凤 《西南农业学报》 CSCD 北大核心 2022年第7期1491-1499,共9页
【目的】鉴定与分析甘薯KUP/HAK/KT基因家族,为进一步深入对IbHAK基因功能研究提供理论基础。【方法】基于生物信息学手段,利用泰中6号基因组数据,在全基因组水平对甘薯KUP/HAK/KT基因家族进行鉴定,同时进一步对家族成员的基本特征、系... 【目的】鉴定与分析甘薯KUP/HAK/KT基因家族,为进一步深入对IbHAK基因功能研究提供理论基础。【方法】基于生物信息学手段,利用泰中6号基因组数据,在全基因组水平对甘薯KUP/HAK/KT基因家族进行鉴定,同时进一步对家族成员的基本特征、系统进化、基因复制和表达模式进行分析。【结果】在甘薯中共鉴定到22个IbHAK基因,蛋白质长度为227~1252 aa,分子量为18 297.95~140 640.46 u,等电点为5.54~9.31,全部定位于质膜上,蛋白完整的二级结构有4~13个跨膜区。依据系统进化关系,将其分为ClusterⅠ、ClusterⅡ、ClusterⅢ和ClusterⅣ4个进化簇。染色体定位结果显示22个基因分布在11条染色体上,其中Chr4染色体上分布最多,有4个IbHAK基因,22个IbHAK基因中共产生8个复制基因。22个IbHAK基因都含有TATA和CAAT调控植物生长发育相关元件以及光响应元件,且所有的IbHAK基因至少含有1种逆境响应元件和1种激素响应元件。IbHAK基因呈现出组织表达特异性,其中IbHAK6、IbHAK8、IbHAK9、IbHAK22在根中表达量最高,逆境胁迫下多个IbHAK基因出现表达量变化。【结论】从甘薯全基因组鉴定22个KUP/HAK/KT基因家族成员,甘薯KUP/HAK/KT基因家族成员在进化上比较保守,IbHAK6、IbHAK8、IbHAK9、IbHAK22在甘薯根形成过程中发挥作用,大部分IbHAK基因能够响应逆境胁迫。 展开更多
关键词 甘薯 IbKUP/hak/KT基因家族 生物信息学 逆境胁迫
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