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在全球范围内,土壤重金属污染成为限制作物产量及品质的主要因素之一。面对土壤污染的不利现状,植物在生长发育过程中演化出多种不同抵御机制。其中,铜转运(Copper transporter)蛋白在重金属离子吸收、转运、分配等过程中发挥重要作用。紫花苜蓿具有较好的铜富集性和耐受性,体内可以产生复杂的耐受解毒机制,可作为铜污染土壤的植物修复材料。然而,COPT/Ctr在多年生紫花苜蓿研究中未见报道,它们能否在响应铜离子胁迫方面起到关键作用仍不清楚。本研究以蒺藜苜蓿、拟南芥、水稻、大豆中的COPT蛋白序列为参考序列鉴定到12个紫花苜蓿COPT蛋白,进一步分析了该家族系统进化关系、基因结构、蛋白网络互作、表达模式以及跨膜结构(3D模型),进而鉴定研究紫花苜蓿中的功能COPT/Ctr家族成员,以期为培育紫花苜蓿耐性品种,提高抗逆能力奠定基础。本研究取得以下的结果:1.在紫花苜蓿全基因组数据库内筛选获得12个紫花苜蓿COPT/Ctr转运体家族成员序列,按照蛋白ID号大小依次命名并将其进行亚族分类。COPT/Ctr理化性质预测表明,MsCOPT蛋白长度,分子量,等电点,脂肪族指数等的范围跨度比较大,且MsCOPT蛋白属于亲水性蛋白。亚细胞定位预测COPT/Ctr转运蛋白均位于细胞膜上。多序列比对发现MsCOPT蛋白具有三个跨膜结构域(TMD1、TMD2和TMD3)。2.系统进化分析结果显示COPT/Ctr转运体分为A(9个)和B(3个)两个亚族,A亚族又进一步可划分为A1、A2和A3亚组。序列分析发现TMD2中含有保守的MxxxM基序,TMD3中含有保守的GxxxG基序,但Met-motif和CxC基序并非在所有COPT/Ctr序列中都保守。3.基因结构分析结果表明,MsCOPT基因内含子数目在0~9之间不等,同一亚族之间基因结构较为相似,在不同亚族之间差异较大。MEME分析结果显示几乎所有成员中都含有Motif 1和Motif 2。除此之外,各亚族还有一些家族特征基序。4.组织表达模式分析表明MsCOPT基因表达模式具有组织表达特异性,其中MsCOPT2/5/8为根瘤特异性,MsCOPT7/9/11/12为根特异性。5.酵母异源表达分析表明,两个根特异性表达MsCOPT7和MsCOPT11基因具有优先选择铜离子的能力,可能是紫花苜蓿在响应铜离子胁迫过程中发挥关键作用的基因。6.PMsCOPT7启动子区共识别到32种顺式作用元件,除了一些基础作用元件之外,包含了较多的逆境应答、激素响应、生长发育等相关顺式作用元件。通过浸花法转化拟南芥表明PMsCOPT7为根特异性启动子。COPT/Ctr蛋白作为植物中最重要的转运重金属离子的家族之一,参与花粉发育、体内贮存铜的输出和植物组织中铜的再分配等过程,尤其是一些根特异性COPTs在植物遭遇重金属胁迫时首当其冲。本文集中探讨了紫花苜蓿铜转运基因在酿酒酵母中的转运功能以及分析了MsCOPT基因的表达模式,为深入理解紫花苜蓿COPTs功能,即COPTs在紫花苜蓿转运铜离子调节过程中发挥的功能提供了科学基础,同时也可为挖掘紫花苜蓿铜转运功能基因及培育耐铜品种提供候选基因。