唐古特白刺蛋白激酶基因NtCIPK2超表达载体构建及紫花苜蓿转化研究

环境因素如高盐、干旱或冷冻等严重制约着豆科重要牧草紫花苜蓿的生长发育和产量。根据已发表的盐生植物唐古特白刺蛋白激酶基因NtCIPK2的序列信息(序列号KC823044),利用PCR方法扩增其编码区cDNA,连接pMD-19Tsimple载体并测序,测序结果表明所克隆的DNA片段长度为1362bp,与GenBank上公布的序列完全一致。在此基础上构建植物超表达载体pPZP221-NtCIPK2,采用CaCl2冻融法将该表达载体转入农杆菌GV3101中,然后通过农杆菌介导的方法转化紫花苜蓿的下胚轴,形成愈伤组织后经庆大霉素筛选培养,最终获得7株抗性幼苗。对抗性幼苗进行庆大霉素基因的PCR检测,结果表明,NtCIPK2基因成功整合到紫花苜蓿基因组中,进一步对其进行外源基因的RT-PCR检测,发现只有3株幼苗中的外源基因实现了过量表达,这可能是由于基因插入位点的差异引发的基因沉默所致。本研究的开展为进一步分析转化植株在各种逆境胁迫条件的表现及其遗传稳定性,培育具有多重抗逆能力的苜蓿品种,促进苜蓿产业发展奠定基础。

烟草NtCIPK2基因的克隆及表达分析

CIPK(CBL-interacting protein kinase)是一类具有生物活性的丝/苏氨酸蛋白激酶,通过与类钙调神经素B亚基蛋白(Calcineurin B-like protein,CBL)相互作用从而调节植物在适应或抵制非生物逆境胁迫中的生理活动。基于同源序列克隆烟草K326中Nt CIPK2基因c DNA全长,采用q RT-PCR分析Nt CIPK2的组织及逆境胁迫下特异性表达。结果表明,该基因全长1 341 bp,编码446个氨基酸残基,预测分子量为50.3 ku,等电点为8.90。同源性分析结果显示,该蛋白与绒毛状烟草(Nicotiana tomentosiformis)CIPK2有95%的同源性,故命名为Nt CIPK2。生物信息学分析表明,该蛋白是一个亲水蛋白,其N端含有活化环结构域S_TKc,C端含有调节结构域CIPK-C,可能定位在质膜。组织表达分析发现,该基因在烟草根、茎、叶、花中均有表达,其中茎中表达量最高。逆境胁迫试验表明,该基因受低钾、高盐、干旱、H2O2和ABA诱导,参与烟草非生物逆境胁迫的响应。