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锌铁转运蛋白(ZIP)是在高等植物中广泛存在的,在多种金属离子转运功能中起重要的作用一类蛋白。其成员大都具有8个跨膜结构域,在金属离子从细胞胞外至细胞内的转运过程中以及金属离子细胞内的运输过程中都发挥重要的作用。西洋菜可以在重金属离子过量的环境中生长状况良好,吸收大量的金属离子但对植株本身不会造成伤害。正因为西洋菜具有过度吸收重金属元素的特点,所以可利用西洋菜来净化水质。从分子水平研究西洋菜吸收利用重金属元素的机理并结合其他已研究的植物的吸收利用重金属元素分子机理,可共同探索植物修复机制。本文基于水稻、玉米、小麦等二十多种单子叶被子植物的ZIP基因保守序列设计简并引物,并以西洋菜根部RNA为模板,采用RT-PCR的方法扩增出西洋菜NoZIP的中间保守序列片段。再经RACE(Rapid-amplification of cDNA ends)法,克隆到完整的NoZIP基因(Nasturtium officinale R. Br.ZRT, IRT-like protein,标号为NoZIP),基因全长为1446bp。NoZIP编码一个357个氨基酸残基的多肽,推测的多肽分子量大小为38.1kDa, PI=6.49。通过氨基酸序列和结构分析显示NoZIP蛋白包含了9个相对保守的跨膜结构域以及4个功能区：Fe2+转运蛋白区域,Zn2+转运蛋白区域,运输及结合蛋白、阳离子和携带铁的化合物区域,二价重金属离子转运蛋白区域(参与无机离子转运与代谢)。通过亚细胞定位预测NoZIP蛋白包含信号肽(secretory pathway signal peptide, SP),其合成及转运途径可能类似于分泌蛋白,但最终定位在细胞膜上,是一种跨膜通道蛋白。通过BLAST分析及进化树构建可知NoZIP氨基酸序列与其他物种的ZIP氨基酸序列相似性在77%以上,其中与荠菜的相似性最高,氨基酸相似性高达92%。本实验还对6种不同培养条件下,西洋菜根部和叶部的NoZIP转录水平进行了分析。在根部,锌离子和铁离子的缺乏均可以诱导西洋菜根部NoZIP基因的表达,且西洋菜根部对铁离子的缺乏应答机制更为迅速。西洋菜NoZIP基因的表达与植株受锌铁离子的胁迫程度成正比。在叶部,锌离子、铁离子的浓度会影响NoZIP基因的转录。完全缺乏以及完全不缺乏均不能诱导NoZIP基因的转录,只有在锌离子或铁离子存在但又不足的情况下,才会诱导西洋菜叶片部NoZIP基因的转录。说明NoZIP基因在叶部和在根部的具有不同的表达模式。