砷（As）是一种致癌的有毒元素，砷污染的环境问题日益突出。砷超富集植物超积累分子机制的阐明是砷污染土壤修复技术的关键。近日，中国科学院植物研究所麻密研究组发现了砷超富集植物蜈蚣草(Pteris vittata L.)中三价砷吸收的新基因。

    研究人员通过筛选蜈蚣草全长cDNA酵母表达文库，得到了1个水通道蛋白PvTIP4;1。酵母突变体功能互补实验表明，PvTIP4;1介导了As(III)的转运。研究人员将该蛋白基因在拟南芥体系中异源表达，发现转基因拟南芥植株的砷含量增加并且对As(III)更加敏感，进一步证实了该蛋白参与As(III)的吸收。亚细胞定位和组织定位研究表明，PvTIP4;1主要在蜈蚣草根中表达，其蛋白定位于细胞质膜上。研究人员将PvTIP4;1与其它物种的TIP4s进行氨基酸序列比对，发现其Ar/R结构域的LE1位点具有特殊性；通过点突变实验探究了LE1位点对蛋白功能的影响，并借助模拟蛋白三维结构分析了该位点突变对水通道蛋白孔径的影响，结果证明PvTIP4;1的LE1是一个重要的功能位点。

   该研究不仅为阐明蜈蚣草砷超富集分子机制提供了重要线索，还可为运用生物技术手段培育用于植物修复的新型工程植株提供分子元件。

   该研究成果已发表在New Phytologist期刊上。麻密研究组助理研究员何振艳、博士研究生闫慧莉和博士毕业生陈焱山为论文的共同第一作者。研究得到了国家自然科学基金委的资助。

    文章链接：

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.13637/epdf

PvTIP4;1蛋白二级拓扑结构预测图、进化树分析及功能鉴定
 

PvTIP4;1-GFP在蜈蚣草原生质体和愈伤细胞中的亚细胞定位及Ar/R位点的蛋白三维结构模拟和水孔蛋白直径预测

文章来源：中国科学院植物研究所