干旱脅迫下野生大豆水通道蛋白GsPIP2;7功能研究

王 宇 趙 圓 王艷麗 俎天嬌 司增志 孫偉明 喬亞科 張 鍇

（河北科技師范學院，河北省作物逆境生物學重點實驗室（籌），河北 秦皇島 066004）

水通道蛋白（a quaporins，AQPs）是植物中運輸水分及其他小分子物質的重要通道，存在于所有真核生物和大多數原核生物中［1］。在高等植物中，AQPs 由6個高度保守的α-螺旋構成跨膜結構，通過A、B、C、D、E 5 個環相連接。水通道蛋白的B 環和E 環具有高度保守的天冬酰胺-脯氨酸-丙氨酸（Asn-Pro-Ala，NPA）獨特結構。B 環和E 環各自形成半個跨膜螺旋，圍繞形成狹窄的水孔，形成水通道蛋白的“水漏”結構模型［2］。

根據AQPs 在細胞內的位置可分為7 個亞族：質膜內在蛋白（plasma membrane intrinsicproteins，PIPs）、液泡膜內在蛋白（tonoplast intrinsic proteins，TIPs）、類根瘤素26（NOD26）膜蛋白（nodulin-26 like intrinsic proteins，NIPs）、膜內在小分子堿性蛋白（small basic intrinsic proteins，SIPs）、類GlpF 膜內在蛋白（GlpF-like intrnsic proteins，GIPs）、混合內在蛋白（hybrid intrinsic proteins，HIPs）和未鑒定的膜內在蛋白（X intrinsic proteins，XIPs）［3］。PIPs 存在于細胞質膜上，分為PIP1和PIP2 兩個亞類；TIPs 有α、β、γ、δ、和ε 五個亞類，分別存在于不同液泡膜上［4］；NIPs 位于質膜和細胞內膜上，分為NOD26和LIP2兩個亞類；SIPs位于內質網上，分為SIP1 和SIP2 兩個亞類，可促進水分運輸［5］；GIPs和HIPs 僅存在于小立碗蘚（Physcomitrella patens）等幾種苔蘚植物中［6］。

目前，在擬南芥（Arabidopsis thaliana）中已發現35 個AQPs［7］、玉米（Zea mays）中36 個AQPs［8］、水稻（Oryza sativa）中33 個AQPs［9］、栽培大豆（Glycine max）中72個AQPs［10］、野生大豆（Glycine soja）中鑒定了62個AQPs［11］。前人研究結果說明水通道蛋白PIPs基因亞家族在植物對抗干旱、鹽脅迫等非生物脅迫時具有正向調控作用［11-16］。但是也有一些不同研究結果的報道，如Wang等［17-18］研究發現過表達野生大豆GsPIP2；1和GsTIP2；1的轉基因擬南芥對鹽和干旱脅迫的耐受性降低。此外，干旱脅迫下，不同植物中的PIPs基因表達量也不同［19-20］。以上研究結果表明，植物AQPs的基因轉錄及蛋白表達調控比較復雜，AQPs在調控植株非生物脅迫中的功能尚需進一步研究。……