茶树CsSnRK2.1、CsSnRK2.2基因的克隆及在非生物胁迫中的响应

蔗糖非酵解型蛋白激酶(SnRK)是一类广泛存在于植物体内的丝氨酸/苏氨酸类蛋白激酶,其中SnRK2家族在植物非生物胁迫响应过程中起着十分重要的作用。为了探究茶树SnRK2家族基因响应逆境的分子机制,本研究克隆了两个茶树SnRK2家族基因,并分别命名为CsSnRK2.1(GenBank登录号:MG026837)和CsSnRK2.2(GenBank登录号:MF662805),生物信息学分析表明CsSnRK2.1和CsSnRK2.2分别编码358个和337个氨基酸,与拟南芥和玉米SnRK2蛋白激酶的同源性很高,均具有保守的ATP结合位点和Ser/Thr激酶活性结构域。在高盐、干旱和ABA胁迫下,CsSnRK2.1均能被诱导表达,且呈现先升后降趋势,而在低温和高温胁迫下表达量变化不大;Cs SnRK2.2能强烈响应高盐胁迫,也能被高温诱导上调表达;表明它们可能与茶树抗逆密切相关。

茶树CsPIP2;7和CsPIP2;8基因的克隆及其对干旱胁迫的响应

为了探究茶树水分胁迫中水通道蛋白的作用,以福鼎大白茶树(Camellia sinensis (L.)Kuntze‘Fuding Dabai’)为材料,克隆获得了2个水通道蛋白基因(AQPs,aquaporins),并分析了其在模拟干旱、外源施加ABA以及干旱和复水下的表达模式。氨基酸序列分析表明,2个水通道蛋白均含有MIP蛋白家族保守的信号序列SGGHINPAVT和2个高度保守的NPA(Asn-Pro-Ala)单元,均含有6个跨膜区。基于同源比对结果和细胞定位预测,将其归为质膜水通道蛋白(PIPs,plasma membrane intrinsic proteins)亚家族。实时荧光定量PCR的结果表明,2个CsPIPs的基因表达具有一定组织特异性,CsPIP2;7在叶中表达量最高,CsPIP2;8在花和叶中表达量较高。20%PEG模拟干旱胁迫处理后,CsPIP2;7转录水平显著下调,CsPIP2;8波动变化,24 h后轻微上调。外源施加ABA后,CsPIP2;7显著下调,而CsPIP2;8显著上调。此外,盆栽自然干旱及复水试验表明,2个水通道蛋白基因均在根部受到干旱胁迫的诱导上调表达,停灌24 d时转录水平达到最大值,CsPIP2;7和CsPIP2;8分别上调了7.13倍和3.68倍;停灌29 d时2个基因转录水平又下调,复水后下调或保持稳定。叶部表达模式与之不同,CsPIP2;7在缓慢干旱的过程中缓慢下调,复水后又显著上调;CsPIP2;8波动变化,与PEG处理时的表达模式相同,复水后下调。

茶树小分子热激蛋白基因CsHSP22.4、CsHSP27.4、CsHSP17.5和CsHSP25.2的克隆与表达分析

以‘龙井长叶’茶树为材料,通过RT-PCR技术克隆获得了4个小分子热激蛋白基因,其开放阅读框长度分别为600、732、462和657 bp,编码199、243、153和218个氨基酸,根据其编码蛋白分子量分别命名为:CsHSP22.4、CsHSP27.4、CsHSP17.5和CsHSP25.2。蛋白结构分析显示,CsHSP22.4、CsHSP27.4、CsHSP17.5和CsHSP25.2蛋白均包含1个由CRⅠ、CRⅡ和β6-loop组成的ACD结构域,属于典型的小分子热激蛋白家族成员。亚细胞定位预测和进化树分析表明,CsHSP22.4主要定位于线粒体中,属于MⅠ亚族;CsHSP17.5主要定位于细胞质内,属于CⅠ亚族;而CsHSP27.4和CsHSP25.2则主要定位于叶绿体中,属于CP亚族。实时荧光定量PCR结果表明,CsHSP22.4和CsHSP27.4在叶中表达量最高,CsHSP17.5和CsHSP25.2在茎中表达量最高,具有一定的组织特异性。另外,CsHSP22.4、CsHSP27.4、CsHSP17.5和CsHSP25.2均受高温和干旱胁迫的诱导,其中在高温胁迫下表达量呈爆发性增加,表明其均参与了茶树对高温和干旱胁迫响应的过程,且对高温胁迫具有更高的敏感性。