林业科学

作者：李真1,袁婷婷1,朱成磊1,杨克彬1,宋新章2,高志民1,*

单位：1. 国际竹藤中心竹藤资源基因科学与基因产业化研究所 国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室 北京 1001022. 浙江农林大学 杭州 311300

关键词：毛竹,铵态氮转运蛋白,分子特征,基因表达

基金：国家自然科学基金项目(31930075);国家自然科学基金项目(31971736)

目的: 氮素是植物生长发育必需的大量元素，铵态氮是根系可利用的主要氮源形式之一，铵态氮转运蛋白（AMT）在铵态氮的获取和运输中发挥着重要作用。速生是毛竹最主要的特点，鉴定其中的AMT基因，并对其结构和表达模式进行系统分析，为深入研究毛竹AMT家族基因在快速生长和环境适应性中的功能奠定基础。方法: 采用生物信息学方法鉴定毛竹AMT家族基因成员，对其系统发育、结构特征、组织表达特异性以及对激素和非生物胁迫应答进行分析，通过qPCR方法验证关键基因在干旱处理下的表达模式。结果: 在毛竹基因组中共鉴定出13个AMT家族基因，命名为PeAMT1-PeAMT13，其编码蛋白长度为408~497个氨基酸，亚细胞定位预测显示所有PeAMTs均定位于质膜上。系统发育分析表明，PeAMTs分为2个亚家族，不同亚家族之间具有各自的特异基序，但全部PeAMTs的Motif 2都包含了铵转运蛋白的典型保守序列。共线性分析结果表明，有8对PeAMTs存在共线性，而且11个PeAMTs与8个OsAMTs存在共线性，在进化过程中PeAMTs经历了纯化选择。PeAMTs具有组织表达特异性，多数在毛竹根部和叶片的表达水平最高，其次是发育初期的笋，在发育后期木质化程度较高的笋中表达水平较低。PeAMTs启动子中包含多种激素和非生物胁迫应答元件，GA3、油菜素内酯（BL）和干旱处理能引起多数PeAMTs表达量的显著变化，NAA和低温处理也能引起6个PeAMTs表达量的显著变化。筛选关键基因PeAMT1、PeAMT2和PeAMT3进行干旱处理下的qPCR验证，结果表明三者的表达变化均达到显著水平。结论: 毛竹中具有13个编码完整AMT的基因（PeAMTs），它们在结构特点和组织表达特异性方面均存在一定的差异，其表达受到激素和非生物胁迫的影响。PeAMTs可能通过在根部高表达协助毛竹从土壤中获取铵盐，在叶片中高表达对铵盐进行转移和回收，保证毛竹快速生长过程中充足的氮供应；同时可能在提高毛竹抗逆性中发挥铵解毒的功能。

来源：2021年第7期

《林业科学》期刊编辑部

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