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Magnaporthe oryzae mtp1 gene encodes a type Ⅲ transmembrane protein involved in conidiation and conidial germination

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Journal of Zhejiang University-Science B(Biomedicine & Biotechnology) 2008年第7期9卷 511-519页

作者： Qin LU Jian-ping LU Xiao-dong LI Xiao-hong LIU Hang MIN Fu-cheng LIN College of Life Sciences Zhejiang University Hangzhou 310058 China Institute of Biotechnology Zhejiang University Hangzhou 310029 China

In this study the mtp1 gene, encoding a type III integral transmembrane protein, was isolated from the rice blast fungus Magnaporthe oryzae. The mtp 1 protein is 520 amino acids long and is comparable to the Ytp 1 protein of Saccharomyces cerevisiae with 46% sequence similarity. Prediction programs and mtp1-GFP （green fluorescent protein） fusion expression results indicate that mtp 1 is a protein located at several membranes in the cytoplasm. The functions of the mtp1 gene in the growth and development of the fungus were studied using an mtp1 gene knockout mutant. The mtp1 gene was primarily expressed at the hyphal and conidial stages and is necessary for conidiation and conidial germination, but is not required for pathogenicity. The Amtpl mutant grew more efficiently than the wild type strain on non-fermentable carbon sources, implying that the mtp1 gene has a unique role in respiratory growth and carbon source use.

关键词： Magnaporthe oryzae Magnaporthe grisea mtp1 cDNA Gene knockout Conidial germination

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The General Function Analysis of mtp1 （metal tolerance protein） in Responses to Heavy Metal Pollution in Oryza sativa L.,Nipponbare

The General Function Analysis of MTP1 （metal tolerance prot...

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中国植物生理学会第十次会员代表大会暨全国学术年会

作者： Lianyu Yuan1,2, Mei Zhang1* 1Laboratory of plant epigenetics, South China Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Xingke Road 723, Tianhe Guangzhou City, Guangdong Province, 510650 China 2Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100039 China

＜正＞With the development of industry, heavy metal pollution has become more and more serious in China.

关键词： Cadmium mtp1 rice

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重金属胁迫下多花黑麦草Lmmtp1功能分析

重金属胁迫下多花黑麦草LmMTP1功能分析

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作者：佟明悦东北农业大学

学位级别：硕士

锌(Zn)和钴(Co)是植物生长必需的微量元素,但当植物体内Zn和Co过量时,会对植物产生毒害作用。镉(Cd)已成为中国的头号污染元素之一,低浓度的Cd就会对植物产生毒害作用,而且Cd难以降解,对人类健康构成潜在威胁。阳离子扩散促进剂家族(Cat... 详细信息

锌(Zn)和钴(Co)是植物生长必需的微量元素,但当植物体内Zn和Co过量时,会对植物产生毒害作用。镉(Cd)已成为中国的头号污染元素之一,低浓度的Cd就会对植物产生毒害作用,而且Cd难以降解,对人类健康构成潜在威胁。阳离子扩散促进剂家族(Cation Diffusion Facilitator,CDF)在积累和转运重金属方面具有重要作用。本研究以多花黑麦草(Lolium multiflorum Lamk)为实验材料,克隆出Lmmtp1基因,分析其氨基酸序列;利用实时荧光定量PCR(RT-q PCR)分析成熟多花黑麦草根、茎、叶、花和果实中Lmmtp1的表达量以及重金属胁迫后幼苗中Lmmtp1基因的表达量变化情况;利用根癌农杆菌GV3101侵染烟草(Nicotiana tabacum L.)叶片表皮细胞观察Lmmtp1蛋白的亚细胞定位;在酿酒酵母细胞和模式植物日本晴水稻(Oryza sativa ***)中研究Lmmtp1对Zn、Co、Cd的耐性和累积,并分析Lmmtp1与其他转运蛋白在重金属转运方面的相互作用。主要研究结果如下:(1)Lmmtp1基因核苷酸序列长度为1260 bp,编码419个氨基酸。Lmmtp1蛋白具有CDF家族特有的序列,具有6个跨膜结构域,在跨膜结构域4、5之间有一个富含组氨酸的区域。(2)在成熟多花黑麦草中,Lmmtp1在根中的表达量最高。在Zn SO、Co Cl、Cd Cl胁迫处理下,Lmmtp1在根中的表达量变化较大:在Zn SO胁迫处理下,Lmmtp1在根中的表达量先上升后下降;在Co Cl胁迫处理下,其在根中的表达量呈逐渐上升趋势,在12 h达到最大;在Cd Cl胁迫处理下,其在根中的表达量先增加后略微下降,后表达量又上升并呈稳定表达。亚细胞定位结果显示Lmmtp1蛋白定位在烟草叶片表皮细胞的液泡膜上。(3)在含有不同重金属的固体培养基YPG上培养Lmmtp1转基因酵母细胞和对照,分析转基因酵母细胞BY4741和YK44对重金属的耐受性,结果表明:转基因酵母细胞对Zn、Co和Cd有明显耐受性。在液体培养基YPG中分别添加Zn SO、Co Cl、Cd Cl重金属溶液,胁迫处理转基因突变型酵母细胞YK44和对照,以分析其生长变化情况,结果显示:在Zn SO、Co Cl和Cd Cl胁迫处理下,转基因酵母细胞长势明显好于对照细胞。检测转基因突变型酵母细胞YK44和对照中的重金属离子含量,结果显示:表达Lmmtp1的酵母细胞YK44积累的Zn、Co含量明显高于对照,而Cd含量明显低于对照。(4)将p CAMBIA1300-Lmmtp1-e GFP重组质粒转入日本晴水稻中,从转基因株系中挑选3个表达量最高的株系进行Zn、Co、Cd胁迫实验。结果表明:在Zn、Co处理下,转基因株系营养生长时期地上部和地下部、成熟时期稻壳和糙米的重金属含量均显著高于野生型;在Cd处理下,转基因株系营养生长时期地上部和地下部、成熟时期稻壳和糙米的重金属含量均显著低于野生型。(5)用Zn、Co、Cd分别胁迫野生型(WT)和Lmmtp1转基因水稻株系,取其根部,通过RT-q PCR分析WT和转基因株系中其他重金属转运蛋白表达量。结果显示:Zn、Co处理24 h后,Os HMA4、Os ZIP5、Os YSL2、Os NRAMP1、Os PCR1和Os PDR8在转基因株系中表达量显著高于WT;Cd处理24 h时后,Os HMA4、Os ZIP5和Os YSL2在转基因株系中表达量略低于WT,Os NRAMP1、Os PCR1和Os PDR8在转基因株系中表达量略高于WT。综上所述,Lmmtp1在成熟多花黑麦草根部表达量最高;在多花黑麦草幼苗根部,Lmmtp1的表达受Zn、Co、Cd诱导;Lmmtp1蛋白定位在液泡膜上;在酵母和水稻中表达Lmmtp1可提高其对Zn、Co、Cd的耐受性;重金属含量检测结果显示,转基因酵母和水稻植株及成熟籽粒中Zn、Co含量升高,而Cd含量降低;Lmmtp1可能通过与Os HMA4、Os ZIP5、Os YSL2、Os NRAMP1、Os PCR1和Os PDR8转运蛋白相互作用,间接调控重金属离子转运。这些结果表明,Lmmtp1影响植物对Zn、Co和Cd的耐受性和积累,它作为一个新颖的基因可以被用于植物生物强化,并有助于改善植物对微量元素的吸收并最大限度减少有毒化合物在植物体内的积累。

关键词：多花黑麦草 mtp1 重金属胁迫耐受性转运蛋白

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