四个代表性棉种中硝酸盐转运蛋白的鉴定及生物信息学分析

叶静; 王瀚琳; 曾凡荣; 邓锋林; 朱相潜; 覃元

doi:10.13417/j.gab.045.000345

基因组学与应用生物学 ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (02) : 345 -361. DOI: 10.13417/j.gab.045.000345

四个代表性棉种中硝酸盐转运蛋白的鉴定及生物信息学分析

叶静, 王瀚琳, 曾凡荣, 邓锋林, 朱相潜, 覃元

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摘要

作为植物必需的大量元素,氮素是植物生长发育及产量形成的关键限制因子。硝酸盐转运蛋白(nitrate transporters,NRTs)在植物氮素吸收与信号传导中发挥重要作用,而其中NRT1.1尤为重要。本研究在系统鉴定棉花(Gossypium)NRT家族成员的基础上,聚焦陆地棉(G. hirsutum)、海岛棉(G. barbadense)、雷蒙德氏棉(G. raimondii)和亚洲棉(G. arboreum)等4个棉种中的26个NRT1.1同源蛋白。系统进化分析表明,这些蛋白质与拟南芥(Arabidopsis thaliana)At NRT1.1亲缘关系最为密切。蛋白质结构分析显示,这些成员均含有完整的主要协同蛋白超家族(major facilitator superfamily, MFS)保守结构域,且其编码蛋白具有典型的12次跨膜螺旋拓扑结构,并形成向内开放的中心空腔,为硝酸盐转运提供结构基础。染色体定位结果显示四倍体棉种中NRT1.1基因数量约为二倍体棉种的两倍,呈现A、 D亚基因组的对称分布,印证了棉花多倍化进化历程。启动子顺式作用元件分析表明,该家族基因启动子区富含光响应、激素应答及逆境胁迫相关调控元件。表达谱分析发现Gbar＿A12G023360.1、 Ghir＿A12G023240.1等在根组织中优势表达,暗示其在硝酸盐吸收中的功能;而Gbar＿D03G017070.1、 Grai＿08G022880.1、 Ghir＿A03G001480.1等则在花器官中高表达,表明它们可能参与生殖生长过程中的氮素转运。本研究系统解析了棉花NRT1.1基因家族的进化特征与表达模式,为深入探讨棉花氮素高效利用的分子机制奠定了理论基础。