油莎豆块茎表达CeTIP4;1基因的克隆、亚细胞定位及表达分析OA北大核心CSTPCD

液泡膜内在蛋白(tonoplast intrinsic protein,TIP)是调控植物细胞内水分平衡的主要水通道蛋白类型,其根据进化关系可分为TIP1~TIP5等5个亚类。本研究基于前期获得的油莎豆全长转录组对1个块茎高水平表达的TIP基因(命名为CeTIP4;1)进行克隆和鉴定。序列分析显示,该基因含有2个保守的内含子,编码区全长753 bp,预测编码250个氨基酸,理论分子量为25.57 kDa、等电点(pI)为6.02、总平均疏水指数(GRAVY)为0.884,属于典型的酸性疏水型蛋白;该蛋白含有1个保守的MIP(major intrinsic protein)结构域,且具有已结晶AtTIP2;1类似的结构特征。进化分析显示,CeTIP4;1与AtTIP4;1、OsTIP4;1、OsTIP4;2和OsTIP4;3聚在一起,序列相似性为69.62%~82.94%,支持其划归为TIP4亚类。本研究在基因克隆的基础上进一步构建了其亚细胞定位载体pNC-Cam1304-CeTIP4;1。在烟草叶片中的瞬时过表达和共聚焦显微镜观察显示,CeTIP4;1定位在细胞膜。进一步的表达分析显示,CeTIP4;1具有明显的组织特异性,主要在块茎、根、匍匐茎和芽尖中表达;在起始期、膨大中期、膨大晚期和成熟期等4个典型的块茎发育时期中,CeTIP4;1基因的表达呈现先升后降的趋势,峰值出现在膨大中期,最低的是成熟期,与含水量趋势基本一致。本研究结果为深入解析油莎豆块茎的水分平衡机制奠定坚实的基础。