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Ca2+/H+反向转运体(CAX)是依赖于H+-ATPase或H+-PPase产生的跨膜质子梯度动力势来协调运输并且再分配Ca2+等阳离子的转运体。CAXs蛋白大多存在N端自抑制区,并对其调控阳离子的运输和运输底物的选择有重要作用。本研究对拟南芥中Ca2+/H+反向转运基因AtCAX1的相关转运特性和转运离子的选择性进行研究。 1、首先,为了研究Ca2+和Ba2+对拟南芥生长发育的作用,对野生型拟南芥进行不同Ca2+和Ba2+处理,观察表型,结果显示Ca2+处理后植物表现为随着浓度的增加呈变好又变坏的趋势,说明Ca2+能够促进植物生长,但超过一定值会抑制植物生长,而Ba2+处理的结果显示根长变化不明显,但是地下部分鲜重增加,其原因为侧根发达。 2、其次,本研究对AtCAX1序列进行分析,结果表明AtCAX1的氨基端序列及结构与AtCAX3最相似,并且与AtCAX3、AtCAX4属于CAX家族的I-A,是一个含有8个跨膜域的蛋白。采用Northern blot方法对AtCAX1的表达进行研究,发现AtCAX1的表达受一些金属离子的诱导,例如Ca2+、Ba2+和Na+。 3、为了研究N端对转运特性的影响,构建了AtCAX1全长以及它的N端缺失108个碱基和C端分段缺失9、36、144个碱基的突变体(△N108AtCAX1、△C9AtCAX1、△C36AtCAX1和△C144AtCAX1)并转到对Ca2+敏感的酵母菌株(k667)中,结果△N108AtCAX1在含Ca2+、Ba2+的培养基中能够生长。又采用了原子吸收方法测AtCAX1及缺失突变体酵母细胞中的Ba2+含量。结果显示△N108AtCAX1酵母细胞体内的Ba2+浓度比其他酵母突变体低,推测△N108AtCAX1对Ba2+可能有运输功能。 4、为了进一步研究AtCAX1和Ca2+、Ba2+的关系,所以我们对购买的AtCAX1的T-DNA插入突变体(atcax1-1:SALK_002897和atcax1-2:SALK_108310)进行鉴定,利用纯合突变体与野生型在Ca2+、Ba2+等处理下进行表型分析比较,发现突变体长势较野生型差,这也进一步说明AtCAX1可能与Ca2+、Ba2+的转运相关。 综上所述,这些结果表明定位于内质网的AtCAX1可能是转运Ca2+和调节体内Ca2+平衡的重要成员,并且N端缺失后提高了酵母对Ca2+和Ba2+的抗性,说明N端对于AtCAX1转运Ca2+和Ba2+具有重要作用,并且AtCAX1缺失后使拟南芥对Ca2+、Ba2+的敏感性增加,说明AtCAX1不仅和Ca2+的转运有关,而且可能与Ba2+的转运也有关。