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锌是植物生长发育过程中所必须的微量矿质元素,在植物的生理和生化过程中扮演着非常重要的角色。锌缺乏会影响植物的生长发育,但过量也会导致植物中毒。因此,严格控制植物体内的金属离子含量并维持其稳态平衡是至关重要的。近年来,金属离子转运蛋白的不断发现为研究金属离子吸收、细胞内运输、细胞内定位和外排等奠定了基础。锌缺乏在苹果生产中很常见,严重影响了果实的产量和质量。然而,锌在苹果中的吸收和转运机制仍不清楚。本文以苹果砧木平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)为试验材料,以2010年测序成功的苹果基因组为基础,在本研究中对苹果ZIP基因家族进行了生物信息学分析,并对锌铁胁迫条件下的苹果ZIP基因的表达模式进行了分析,克隆了苹果Md ZIP10基因并对其进行功能分析。主要结果如下:(1)通过BLAST和HMM两种方法来鉴定苹果基因组中的ZIP基因,得到了18个苹果ZIP蛋白家族成员,基于它们在染色体上的位置,将这18个Md ZIP蛋白依次命名为Md ZIP1至Md ZIP18。苹果Md ZIPs蛋白家族可分为四组:Md ZIP8、Md ZIP7、MZIP12、Md ZIP11、Md ZIP3、Md ZIP13和Md ZIP2属于第一组;Md ZIP6、Md ZIP18、Md ZIP16和Md ZIP15属于第二组;Md ZIP1、Md ZIP14、Md ZIP5和Md ZIP4属于第三组;Md ZIP9、Md ZIP10和Md ZIP17属于第四组。基因结分析结果显示,苹果Md ZIPs基因家族成员在基因结构上各不相同,内含子和外显子的数目在1至11之间,进化树上同一进化分支上的苹果Md ZIPs基因具有相似的结构。18个Md ZIPs家族基因分布在苹果17条中的8条染色体上。这18个Md ZIPs家族基因在染色体上的位置不一样。大多数Md ZIPs家族成员定位在第3、5、8条染色体上,剩余的定位在第4、11、12、13、15条染色体上。q RT-PCR结果表明,苹果Md ZIPs基因在苹果的根和叶均受到锌、铁胁迫的诱导,但表达模式却并不相同。(2)克隆了苹果Md ZIP10基因,将绿色荧光蛋白基因GFP与Md ZIP10进行融合,并将该融合蛋白在本生烟中进行瞬时转化,亚细胞定位结果显示Md ZIP10定位在质膜上。(3)过表达苹果Md ZIP10基因增加了转基因拟南芥中锌的含量,转基因植株的幼苗、根尖和侧根中的锌荧光信号明显强于野生型,同时过表达Md ZIP10基因也增强了铁在根和叶中的储存。过表达Md ZIP10基因在一定程度上缓解了植物的缺锌缺铁症状,并且诱导了与Fe和Zn吸收和转运相关基因的表达,刺激了植物内源Fe和Zn的吸收和转运。