西瓜CIPK家族基因的鉴定与特征分析

CIPK(Calcineurin B-like-interacting protein kinase)是一类植物中十分重要的蛋白激酶,主要参与植物的生长发育和抗逆过程。为了揭示CIPK基因家族在西瓜生长发育与抗逆防御机制中的重要作用,该研究基于西瓜基因组数据库,利用生物信息学手段,鉴定并分析了西瓜CIPK家族基因的基因结构、染色体定位、系统发育和氨基酸理化性质等特征。结果表明:西瓜中有19个CIPK家族成员,分别分布于1~6、8,10号的染色体上,编码氨基酸序列长度为330~565bp,其中18个ClCIPK氨基酸序列含NAF功能域,仅有1个CIPK(ClCIPK9)基因不含有此结构;CIPK基因家族成员的基因结构大致分为内含子富集和内含子缺失2类;进化树聚类分析结果将所有的西瓜及拟南芥CIPK蛋白分为5类,在每一类中都包含西瓜和拟南芥的CIPK家族成员,说明它们具有很高的同源性,并推测它们可能参与了西瓜的多种生物学过程。该研究结果以期为ClCIPK基因在西瓜育种中的功能研究与应用提供重要的理论基础。

大麦CIPK基因家族鉴定及表达分析

钙调神经磷酸酶B样相互作用蛋白激酶(CIPK)蛋白家族是由Ca^(2+)介导的植物信号通路中的关键蛋白家族,在植物抗逆和生长发育中发挥着关键作用。本文利用生物信息学方法和转录组数据分析法,进行了大麦CIPK基因家族鉴定及表达分析。结果表明,从大麦基因组数据库中鉴定出31个大麦CIPK基因家族成员,命名为HvCIPK1~HvCIPK31,这些成员分为5个亚族。HvCIPKs基因家族成员具有CIPKs典型的N端激酶结构域和C端NAF调节结构域;蛋白质分子量为40302.27~89926.43 kD,为亲水性蛋白;启动子总共包含11种与非生物胁迫、激素调控以及生长发育相关的顺式作用元件;HvCIPKs与Na^(+)和K^(+)转运体、ABA信号通路关键蛋白(SOS1、AKT1和ABL2)存在相互作用关系;HvCIPK1、HvCIPK2、HvCIPK6、HvCIPK9、HvCIPK11与响应盐碱胁迫相关。该研究可为进一步探索大麦HvCIPKs基因家族功能及调控机制提供理论依据。

番茄CIPK基因家族鉴定及生物信息学分析

为挖掘番茄中CIPK基因家族成员序列信息,以拟南芥CIPK基因家族成员氨基酸序列为参照,用tBLASTn方法鉴定22个番茄CIPK基因家族成员,分析其理化性质。MEGA软件构建系统进化树、GSDS软件绘制番茄CIPK基因家族结构图。plantCARE对CIPKs上游1500bp顺式作用原件作功能预测。运用STRING软件探究番茄中CBL与CIPK基因家族互作情况,分析冷胁迫下番茄转录组数据确定番茄CIPKs表达情况。根据系统进化关系发现CIPK基因家族可分为八个亚组,每个亚组中均含番茄CIPK成员,存在多个平行同源基因对。SlCIPK基因分为内含子富集(11~14)和少内含子缺失(0~1)两类。经鉴定,在番茄CIPKs基因的上游1500bp序列中存在不同顺式作用元件,预测番茄CIPK基因家族在逆境胁迫中可能发挥作用,且番茄CBL-CIPK存在较多互作通路,可能在低温胁迫下发挥作用。研究结果为揭示CIPK家族成员生物学功能奠定基础。

马铃薯StCIPK基因家族鉴定及表达特征分析

钙调磷酸酶B样蛋白相互作用蛋白激酶(CIPK)是一种重要的Ca^(2+)离子信号传感器,在植物逆境胁迫应答和生长发育过程中发挥着重要作用。本研究利用同源比对方法从马铃薯全基因组中鉴定得到了27个StCIPK基因,并将其分为A~E 5个亚族。这些基因分布在马铃薯的12条染色体上,其编码蛋白长度为403~703 aa,等电点为5.03~8.20,分子质量为45 740.63~79 470.35 Da。该基因家族分为内含子缺失和内含子富集两类。亚细胞定位预测结果表明,StCIPK家族主要分布于细胞质和叶绿体。蛋白二级结构分析表明,StCIPK蛋白以α螺旋和不规则卷曲为主,β转角占比最少。StCIPK家族的启动子区域含有多个与抗逆境胁迫应答相关的应答作用元件。实时荧光定量PCR结果表明多数StCIPK基因能够强烈响应植物生长调节剂脱落酸处理。质量分数10%的聚乙二醇处理后,StCIPK09在24 h内均上调表达,StCIPK03在处理后6和12 h表达最高,分别是0 h的274.7和179倍。200 mmol·L^(-1)NaCl处理后6个基因相对表达量在2 h最高;StCIPK03在12 h响应强烈,为0 h的94.9倍。低温胁迫后6 h StCIPK03相对表达量为对照的286.4倍。本研究为马铃薯CIPK基因功能验证及利用分子育种进行抗逆遗传改良提供理论参考。

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。

草莓CIPK基因家族的鉴定与表达分析

从拟南芥数据库中获得CIPK基因家族注册号,运用生物信息学分析的方法,在蔷薇科森林草莓(Fragaria vesca)数据库中得到CIPK基因家族成员19个,可分为6个亚族。该基因家族分布在草莓7条染色体中的6条上。其编码蛋白的氨基酸数157~1 196,理论等电点3.91~9.34,分子量18 667.68~133 714.31 D。基因结构分析表明,有11条基因只有1个外显子,其余基因外显子数2~15。亚细胞定位结果表明,该基因家族成员主要在细胞质、细胞核和叶绿体上表达。蛋白质二级结构预测表明,该基因家族成员主要以α–螺旋、β–转角和不规则卷曲为主。对上游2 kb区域启动子顺式作用元件分析表明,该基因家族成员对逆境胁迫应答MYB响应明显,除FvCIPK02、FvCIPK15、FvCIPK17外,其他基因均对脱落酸应答元件ABRE响应明显。qRT-PCR数据分析表明,FvCIPK16、FvCIPK10和FvCIPK09分别在PEG、ABA和NaCl处理下,草莓试管苗中的相对表达量最高,分别是对照的18.4倍、29倍、13倍,说明FvCIPK16强响应干旱胁迫,FvCIPK10强响应ABA诱导,FvCIPK09强响应高盐胁迫;另外发现各处理的FvCIPK03相对表达量均下调,推测FvCIPK03在植物逆境胁迫中起负调节作用。