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脯氨酸（Pro）和γ-氨基丁酸（GABA）在植物生长发育和逆境适应过程中起重要作用,脯氨酸转运蛋白（ProTs）是植物中负责Pro和GABA转运的关键成员,本研究以日本晴（Oryza Sativa L.var.Nipponbare）为研究材料,鉴定了水稻中OsProTs家族成员,分析了它们的基本分子特征,比较了它们在不同物种间的进化关系;利用酵母突变体对OsProTs家族成员的底物转运特性进行了检测;通过融合GFP并在原生质体瞬时表达明确了他们的亚细胞定位特征;并对OsProTs家族基因在不同组织和逆境胁迫环境下的表达进行了分析。研究结果如下:（1）通过生物信息学对水稻OsProTs家族基因基本特性的分析表明,OsProT1、OsProT2和OsProT3分别位于水稻第3号、第7号和第11号染色体上;他们编码的蛋白均拥有跨膜结构域,是膜定位蛋白,且除OsProT1只有10个跨膜结构域外,OsProT2和OsProT3均有11个跨膜结构域;根据系统进化关系分析,水稻OsProTs与玉米（Zea mays）、高粱（Sorghum bicolor）的同源性较之与拟南芥（Arabidopsis thaliana）、番茄（Lycopersicon esculentum）的同源性要高,其中,水稻的OsProT2和OsProT3同源性较高。（2）借助OsProTs融合GFP的表达载体并转化拟南芥原生质体,观察GFP荧光发现水稻OsProT1和OsProT3均是细胞质膜定位蛋白。（3）通过酵母功能互补实验可知OsProT1和OsProT3可特异性的转运Pro和GABA,而不转运其它氨基酸。OsProT1转运Pro的Vmax=6.54±0.66 mM、Km=9.35±3.14 mM,转运GABA的Vmax=6.92±0.35 mM、Km=5.71±1.16 mM;OsProT3转运Pro的Vmax=6.33±0.29 mM、Km=4.23±0.88 mM,转运GABA的Vmax=6.60±0.37 mM、Km=4.72±1.12 mM;OsProT3对底物Pro的亲和力比OsProT1高;OsProT2在酵母中对各种氨基酸均不能转运。（4）利用水稻日本晴不同时期的组织材料,对OsProTs表达水平的检测表明,OsProT1主要在营养生长阶段的叶鞘中表达,OsProT2主要在剑叶中表达,这两个基因在其他部位的表达量都较低;OsProT3在多个组织部位都有较高表达,在节和穗中的表达量最高。这些结果表明,OsProTs可能在功能上具有组织的特异性,协同负责Pro在水稻不同部位的转运和分配。（5）在营养和逆境条件下水培日本晴,检测OsProTs基因的表达量,结果表明缺氮及Cd2+胁迫均诱导OsProT1和OsProT3在地上部的表达;以上结果暗示OsProTs参与逆境下体内Pro的分配,并且在表达水平上受到了不同逆境信号途径的调控。综上研究结果表明,脯氨酸转运蛋白OsProT1和OsProT3定位于细胞质膜,能特异地转运Pro和GABA且表现出低亲和力的转运特性,介导了Pro和GABA向细胞内吸收的过程;OsProT家族基因具有不同的组织表达模式,且响应缺氮和重金属镉胁迫等逆境过程。