盐胁迫是严重影响植物生长,导致农作物减产的主要非生物因子之一,发现和改良耐盐基因对农作物的增产有重要意义。植物的液泡在各种化合物的胞内隔离上起着非常重要的作用。液泡转运体在植物的生理活动中起着重要的离子隔离作用。CAXs家族（CAtion eXchangers,阳离子交换体家族）被认为是主要定位于液泡膜的H+/Ca2+交换体,但是最近根据系统进化树研究将CAX7-CAX11重新定义为了新的亚家族CCXs（Cation Calcium eXchanger,阳离子-钙交换体家族）,原因是这5个基因与动物中NCKX6(the K+-dependent Na+/Ca2+ antiporters,K+依赖型Na+/Ca2+逆向转运体)同源性更好。目前关于CCXs家族成员的实验证据鲜有报道,其转运底物、功能等信息都尚未阐明。本研究通过从拟南芥中克隆AtCCX1基因,详细研究了AtCCX1的功能、定位信息以及转运底物等特征,为CAX7-CAX11划分为CCXs新家族提供了实验证据。获得以下主要结果:1、从拟南芥中克隆到了AtCCX1基因。该基因全长1713bp,编码570个氨基酸残基,预计合成的蛋白为61.8KD。AtCCX1与AtCCX3、AtCCX4有着相似的一级结构和二级结构。AtCCX1有10个跨膜螺旋区,两个保守的α-repeat疏水区域,AtCCX1的N-末端很短,不支持AtCCX1拥有N-末端自抑制结构。2、AtCCX1在根、叶、茎、花各组织中都有一定量的表达。100mmol·L-1 KCl、100 mmol·L-1 NaCl、20%PEG6000分别处理时,AtCCX1的表达量明显高于正常水平。3、将AtCCX1基因在酵母中表达。表达了AtCCX1的酵母更能适应偏酸性环境,最适生长pH为6,而正常酵母为8,其对钠盐的耐受能力也明显增强,在Na+和K+梯度培养基中,生长情况优于正常酵母。4、利用电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）对酵母中的K+、Na+、Ca2+、Mn2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+ 7种离子含量进行检测。表达了AtCCX1的酵母中,Na+含量比正常酵母高出121.79%,而K+、Cu2+含量比正常酵母低33.49%和13.82%。5、在AtCCX1基因序列C-末端与EGFP（Enhanced Green Fluorescent Protein,增强型绿色荧光蛋白）序列连接,表达至酵母中,用荧光显微镜观察AtCCX1在酵母细胞中的定位信息,结果显示AtCCX1产物定位在酵母液泡膜。6、在K+梯度培养基中培养的酵母,使用ICP-MS分别检测K+和Na+含量变化。随着培养基内K+浓度的升高,在正常酵母中,胞内K+浓度基本维持在同一个水平;但在表达了AtCCX1的酵母中,K+浓度迅速升高。且随着培养基内K+浓度的升高,表达和未表达AtCCX1的酵母,胞内Na+浓度的变化趋势基本一致,但在相同浓度条件下,表达了AtCCX1酵母的Na+浓度均高于正常酵母。7、ICP-MS法分析培养在pH梯度培养基中的酵母,同时测定K+、Na+、Ca2+、Mn2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+在两种酵母之间的相对变化含量。Na+有着极显著的正向变化,而K+和Cu2+有着极显著的负向变化,同时在pH为6时出现峰值。结果说明Na+、K+、Cu2+是AtCCX1的主要转运对象,且这种转运能力依赖于pH的变化。8、利用Na+荧光染色剂SBFⅠ和K+荧光染色剂PBFⅠ分别标示Na+和K+的动态变化。PBFⅠ染色结果显示:在未加入Na+时,PBFⅠ的荧光强度处于稳定水平;而在加入20mmol·L-1 Na+后,PBFⅠ的荧光强度开始快速下降,之后维持在一个较低水平。但将H+-ATPase抑制剂钒酸盐（vanadate）提前加入到溶液中,PBFⅠ的荧光强度始终处于稳定水平,不会受到Na+加入的影响。SBFⅠ染色结果表明:在未加入K+时,SBFⅠ的荧光强度处于稳定水平;而在加入20 mmol·L-1 K+后,SBFⅠ的荧光强度开始迅速上升,之后维持在一个较高水平。但将H+-ATPase抑制剂钒酸盐提前加入溶液中,SBFⅠ的荧光强度始终处于稳定水平,不会受到K+加入的影响。综上所述,Na+、K+和Cu2+是AtCCX1的主要底物。AtCCX1广泛存在于各组织中,异源表达后定位于酵母的液泡膜,能增加酵母中Na+的积累并且降低K+和Cu2+的积累。Na+/K+的动态转运试验表明AtCCX1有利于依赖于H+的Na+内流和K+外流。AtCCX1可能在维持胞质高K+/Na+比中起着积极作用。