油棕硼转运通道蛋白基因NIP5的克隆及其在缺硼下的表达分析

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0265

中国农学通报 ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (9): 22-27.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0265

所属专题：生物技术；园艺

油棕硼转运通道蛋白基因NIP5的克隆及其在缺硼下的表达分析

金龙飞(), 尹欣幸, 冯美利, 周丽霞, 曹红星()

中国热带农业科学院椰子研究所,农业农村部热带油料科学观测实验站,海南文昌 571737

收稿日期:2020-07-20 修回日期:2020-09-28 出版日期:2021-03-25 发布日期:2021-04-09
通讯作者: 曹红星
作者简介:金龙飞,男,1988年出生,湖北荆门人,助理研究员,研究生,博士,主要从事热带木本油料作物栽培研究工作。通信地址：571339海南省文昌市文清大道496号中国热带农业科学院椰子研究所,Tel：0898-63330917,E-mail： jinlf@catas.cn。
基金资助:
中国热带农业科学院基本业务费“热带木本油料新品种选育”(1630152017008);“油棕等棕榈科种质资源收集保存及创新利用”(18200039)

Cloning and Expression Analysis of EgNIP5;1 Gene in Oil Palm Under Boron Deficiency

Jin Longfei(), Yin Xinxing, Feng Meili, Zhou Lixia, Cao Hongxing()

Scientific Observing and Experimental Station of Tropical Oil Plants, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Coconut Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Wenchang Hainan 571737

Received:2020-07-20 Revised:2020-09-28 Online:2021-03-25 Published:2021-04-09
Contact: Cao Hongxing

摘要/Abstract

摘要：

为了研究油棕硼转运的机制,以期为后续硼高效油棕品种筛选提供理论依据。以功能明确的拟南芥AtNIP5;1序列为参考,克隆了油棕硼转运通道蛋白EgNIP5;1基因的全长序列,并对其基因结构、序列特征、进化关系、跨膜结构和表达模式进行分析。EgNIP5;1的开放阅读框长度为894 bp,编码297个氨基酸;EgNIP5;1具有NIP保守的NPS、NPV和Ar/R位点,包含4个外显子3个内含子,具有5个跨膜结构。进化分析发现EgNIP5;1与可可TcNIP5的亲缘关系较近。荧光定量PCR分析发现EgNIP5;1主要在油棕根部表达,其表达量受到低硼的诱导,在缺硼处理48 h达到最大值,是对照的8.2倍。该实验表明EgNIP5;1可能参与油棕缺硼的响应,在硼的吸收中起着重要的作用。

关键词: 油棕, 硼转运通道蛋白, 基因克隆, 缺硼, 基因表达, 跨膜结构

Abstract:

This research aims to investigate the mechanism of boron transportation in oil palm and lay a theoretical foundation for the subsequent screening of boron efficient varieties. According to the sequence of AtNIP5;1 which is functional verified, we cloned the full-length sequence of boron transport channel protein gene EgNIP5;1. The gene structure, sequence characteristics, phylogenetic relationships, transmembrane domain and expression pattern were analyzed. The length of open reading frame of EgNIP5;1 was 894 bp, which coded a protein of 297 amino acids. EgNIP5;1 had highly conserved NPS, NPV and Ar/R motifs. EgNIP5;1 contained 4 extrons and 3 introns, and 5 transmembrane structures. Phylogenetic analysis showed that EgNIP5;1 was closely related to TcNIP5 of cacao. Real-time fluorescence quantitative PCR analysis showed that EgNIP5;1 was mainly expressed in roots of oil palm, and the expression ofEgNIP5;1 was induced by boron deficiency. The expression of EgNIP5;1 reached the maximum level at 48 h after boron deficiency treatment, which was 8.2 times of the control. This research suggests that EgNIP5;1 is possibly involved in the response to boron deficiency and plays an important role in boron absorption of oil palm.

Key words: oil palm, NIP5, gene clone, boron deficiency, gene expression, transmembrane structures

中图分类号:

S718.4

金龙飞, 尹欣幸, 冯美利, 周丽霞, 曹红星. 油棕硼转运通道蛋白基因NIP5的克隆及其在缺硼下的表达分析[J]. 中国农学通报, 2021, 37(9): 22-27.

Jin Longfei, Yin Xinxing, Feng Meili, Zhou Lixia, Cao Hongxing. Cloning and Expression Analysis of EgNIP5;1 Gene in Oil Palm Under Boron Deficiency[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2021, 37(9): 22-27.

图/表 8

引物功能	引物名称	引物序列	产物长度/bp
全长克隆	NIP5;1F	AGTTCCCCTTCCTAGCACCC	1182
全长克隆	NIP5;1R	TGTCACCACTCACAAAGCCA	1182
荧光定量	NIP5;1qF	CAGGCGTTCTTCCTCGAGTT	104
荧光定量	NIP5;1qR	ACTGCTATTCCGGCCAGTTC	104
内参基因	β-actin F	CTCAACCCCAAGGCGAAC	152
内参基因	β-actin R	GTAACACCATCTCCCGAGTCAA	152

表1. 基因全长克隆及荧光定量PCR引物

图1. EgNIP5;1基因全长PCR扩增 M：DL2000 DNA Marker

图2. EgNIP5;1基因结构

图3. 拟南芥、水稻、柑橘、可可和油棕的NIP氨基酸序列 NPA功能域用横线标记,Ar/R结构域三角形标记

图4. EgNIP5;1的进化关系 NIP蛋白质序列的登录号如下：OsNIP1;1 (BAD27715)、OsNIP1;2 (BAD73177)、OsNIP1;3 (AAV44140)、OsNIP3;1 (BAD53665)、OsNIP3;2 (BAD16128)、OsNIP3;3 (BAC65382)、OsNIP4;1 (BAB61180)、AtNIP1;1 (Q8VZW1)、AtNIP1;2 (Q8LFP7)、AtNIP2;1 (CAC81707)、AtNIP3;1 (Q9C6T0)、AtNIP4;1 (Q9FIZ9)、AtNIP5;1 (Q9SV84)、AtNIP6;1 (Q9SAI4)、AtNIP7;1 (Q8LAI1)、CiNIP5 (JQ277272)、ZmNIP3;1 (NP_001105021),在MEGA软件中AtNIP5;1中的“;”无法显示,故将其改为“-”

图5. EgNIP5;1蛋白跨膜结构预测

图6. 不同时间点油棕根尖硼含量不同的小写英文字母表示差异显著

图7. EgNIP5;1的基因表达 A：组织特异性表达,B：缺硼胁迫及恢复供硼后的基因表达;不同的小写英文字母表示差异显著

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Cloning and Expression Analysis of EgNIP5;1 Gene in Oil Palm Under Boron Deficiency

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