梨CBL基因家族全基因组序列的鉴定及非生物胁迫下的表达分析

【目的】最近在植物中发现了一类Ca2+传感蛋白——类钙调磷酸酶B亚基蛋白CBL(calcineurin B-likeproteins),CBL及其靶蛋白CIPK(CBL-interacting protein kinase)构成CBL/CIPK信号网络系统,在植物干旱、盐渍、低温等逆境胁迫应答中起重要作用。鉴定梨基因组中CBL家族基因成员,对其基因进化、结构与表达特征进行分析,为植物CBL基因功能分析与利用提供依据。【方法】通过生物信息学手段,结合梨基因组注释信息,鉴定梨CBL家族成员序列信息;利用MEGA6.0程序进行多序列比对、分类并构建系统进化树;利用per1程序、GSDS工具以及ClustalX软件进行基因结构与保守性分析;通过qRT-PCR技术进行多种非生物胁迫处理下PbCBLs表达分析。【结果】成功鉴定出7个CBL家族成员,基因结构预测表明PbCBL9含5个内含子,其余PbCBLs均含有7—8个内含子;预测的PbCBLs均含4个EF-hand功能域,且相邻EF-hand功能域之间氨基酸数目非常保守;通过系统发育树分析,将7个PbCBLs分为2类;qRT-PCR技术进行不同胁迫处理下杜梨叶片PbCBLs的表达分析,结果表明,在NaCl胁迫下,PbCBL1表达量6h降至最低,24h则明显升高;与之相反,PbCBL2和PbCBL3的表达量在6h达最高,24h最低;PbCBL4和PbCBL8表达量在3h明显增加,随后表达量下降;PbCBL9表现明显的上调趋势,24h达到最大;PbCBL10则在6h表达量最高。10%(w/v)PEG6000胁迫处理下,PbCBL2、PbCBL4和PbCBL8表达量上调,PbCBL1表达量下调;PbCBL3、PbCBL9和PbCBL10表达量均在6h最低,12h和24h较6h明显升高,PbCBL3和PbCBL10于24h表达量达到最高,而PbCBL9在12h表达量最高。4℃低温处理下,PbCBL2、PbCBL4、PbCBL8表达量上调;而PbCBL1和PbCBL3表达量下调;PbCBL9和PbCBL10表达量表现上下波动的变化趋势,均在3h有明显增加,随后显著降低。42℃高温胁迫处理下,PbCBL1、PbCBL3和PbCBL4表达量下调;PbCBL2表达量整体上调,6h达到最高;PbCBL8、PbCBL9和PbCBL10总体呈现相同的变化趋势,在3h表达量达到最高,随后明显下降。ABA处理下,PbCBL3和PbCBL10表达量下调,PbCBL2与PbCBL8表达量上调;PbCBL1在6h表达量最高;PbCBL4和PbCBL9表达量呈现相似的变化趋势,3h明显升高,随后下降,24h时最低。【结论】成功鉴定的7个候选PbCBLs中,2个基因(PbCBL8和PbCBL9)受盐胁迫诱导表达,3个基因(PbCBL2、PbCBL4和PbCBL8)分别受干旱、低温与ABA诱导表达。PbCBL2在高温胁迫下被强烈诱导可能意味着其在高温应答中发挥重要作用。

马铃薯CBL家族基因的鉴定及序列分析

植物CBL家族基因在逆境胁迫应答中具有重要功能,但在马铃薯中鲜有报道。本研究通过生物信息学方法在马铃薯基因组中筛选出13个CBL基因,并鉴定了这些基因的染色体分布、理化性质、遗传进化、序列结构和顺式作用元件等。结果发现,马铃薯CBL基因在染色体上的分布是不均匀的,编码区长度在642～774 bp之间,外显子数除了StCBL1只含有一个以外,其余CBLs的外显子数多为7～9个;在遗传进化上,马铃薯CBL可分为两大组,且多与番茄CBL同源;通过对其编码蛋白序列进行比对,发现每个CBL均具有4个变异程度不等的EF-hand结构域;其含有的作用位点类型也有所差异,StCBL2/StCBL8/StCBL9的N端不含有常规的豆蔻酰化位点,其C端的核心基序FPSV中,缺失了可被CIPK磷酸化的关键丝氨酸残基;在马铃薯CBL基因的上游序列中发现了可以响应不同植物激素以及逆境胁迫的顺式作用元件。本研究对马铃薯CBL家族进行了鉴定与初步分析,可为进一步研究马铃薯CBL基因功能提供理论依据。

朝仓花椒CBL基因家族的鉴定及分析

通过NCBI BLAST分析,从朝仓花椒转录组中鉴定获得31条朝仓花椒类钙调磷酸酶B亚基蛋白(Calcineurin B-like protein,CBL)家族的编码基因序列,将其命名为ZpCBL 1-ZpCBL 31。对该基因家族进行分析发现,朝仓花椒的CBL基因家族在进化上可分为4组,每组成员数量分别为16、8、5、2。该家族蛋白等电点均小于7,偏酸性,且较多数为不稳定蛋白。多基因序列比对可知朝仓花椒CBL家族均具有至少1个高度保守的EF-hand结构域。对空间结构的分析发现,ZpCBL蛋白为多链折叠蛋白,以α螺旋为主。

辣椒全基因组中CBL、CIPK基因家族的鉴定及特性分析

CBL、CIPK作为钙离子介导的信号转导通路上的重要蛋白在植物逆境应答和生长发育过程中发挥着重要的作用。本研究通过本地t BLASTn鉴定出辣椒中CBL、CIPK基因家族成员序列信息;运用MEGA程序构建系统进化树;利用GSDS程序对基因结构保守性进行分析、MEME程序进行基序分析以及UGENE、plant CARE软件对顺势作用元件进行了分析,显示9个辣椒CBL基因,21个辣椒CIPK基因分别分布于不同的染色体上,Ca CBL基因内含子个数保守为7~9个;Ca CIPK基因分为多内含子(11~14)和少内含子(0~1)两类。在辣椒CBL基因和CIPK基因的上游1 000 bp序列中存在多个应答不同逆境和植物激素的顺式作用元件且种类和数目各不相同。相互作用预测发现,辣椒CBL-CIPK可能存在多个相互作用通路。本研究可为进一步研究辣椒CBL、CIPK基因的功能以及辣椒中CBL-CIPK介导的Ca^(2+)信号转导通路提供有益参考。