非生物胁迫诱导的玉米蛋白激酶基因ZmCIPK3的cDNA克隆和表达特性

类钙调磷酸酶B亚基互作蛋白激酶(calcineurin B-like calciumsensor interactingProtein Kinase,CIPK)在植物非生物胁迫信号转导中起重要作用。应用分子克隆的方法在玉米(Zea mays)中克隆了一个cDNA全长为1 350 bp的蛋白激酶基因ZmCIPK3(GenBank登录号为EU873319)。其编码的蛋白含有449个氨基酸,分子量为50.89kD,等电点为8.26。推断的ZmCIPK3催化结构域中包含蛋白激酶催化结构域保守的11个亚结构域,蛋白C端具有植物CIPK蛋白家族特有的包含24个氨基酸的NAF结构域。半定量RT-PCR结果表明,在玉米幼苗叶片中,ZmCIPK3响应甘露醇、氯化钠、ABA和4℃低温的诱导,其转录水平在12 h内呈上升趋势。ZmCIPK3是一个新的玉米蛋白激酶基因,响应多种非生物胁迫信号。

大麦类钙调磷酸酶B互作蛋白激酶基因克隆及表达分析

采用RT-PCR法从大麦抗旱品种‘甘啤7号’中克隆了1个类钙调磷酸酶B互作蛋白激酶(CIPK)基因HvCIPK1(GenBank登录号为JX679077)。序列分析表明,该基因全长1 359bp,编码的蛋白含有452个氨基酸,分子量为51.05kD,等电点为9.13。推断具有植物CIPK家族典型的功能结构域,在N端有一特异的催化结构域,该结构域在保守的氨基酸DFG和APE之间含有一个催化所需的活性环;同时C端区域存在一个独特的24个氨基酸组成的调节域,即NAF结构域。荧光定量分析结果表明,在PEG、NaCl和ABA处理下,HvCIPK1基因在大麦幼苗叶片中表达显著上调。推测HvCIPK1基因参与多种逆境信号的转导,可能在大麦的多种非生物胁迫响应中起着重要的作用。

菜用大豆CIPK基因对逆境胁迫及激素的响应特征

CIPK(calcineurin B-like-interacting protein kinase)是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,在植物响应逆境胁迫和激素信号转导中发挥重要作用。本研究利用大豆基因组数据库,在全基因组水平鉴定获得52个CIPK蛋白激酶。蛋白比对分析发现所有Gm CIPK含有高度保守特征性的N端激酶区、连接区和C端调控区。系统进化树分析发现大豆Gm CIPK与拟南芥、水稻CIPK分类一致,分为4个亚家族,且每个亚家族含有3个不同物种的成员,表明Gm CIPK基因的分化早于物种的分化。启动子分析表明,多数Gm CIPK基因的启动子区含有逆境和激素应答元件。组织表达分析发现,Gm CIPK基因呈现多样化的组织表达特性。进一步选取组织表达量相对较高的14个Gm CIPK进行荧光定量PCR分析,结果表明这些菜用大豆CIPK基因在不同程度上均受高温、干旱、高盐胁迫以及ABA、ACC、SA、Me JA激素的诱导表达。采用蛋白同源比对和蛋白互作在线数据库对拟南芥及大豆同源CIPK蛋白激酶与其他蛋白的互作关系进行了预测分析,发现17对同源CIPK与其他蛋白(激酶、磷酸酶、转录因子等)存在互作。本研究为菜用大豆CIPK基因的功能研究与利用奠定了基础。

植物CBL-CIPK信号系统研究进展

Ca2+是植物在不同发育阶段和响应多种复杂环境刺激的核心调控因子。CBL蛋白(Calcineurin B-likeproteins)和CIPK蛋白激酶(CBL-interacting protein kinases)通过相互作用解码特异的钙信号从而实现相应的生理功能。文章主要从CBL-CIPK信号系统关键组分及相互作用,解码钙信号的机制,生理功能和调节机制等方面综述相关研究进展,并对未来的研究方向进行展望。

谷子CIPK基因(Seita.5G145900)对非生物逆境的响应

在谷子基因组中鉴定出一个CIPK(Seita.5G145900,命名为SiCIPK19)基因。为揭示SiCIPK19对逆境胁迫的响应,对其基因结构、蛋白特征、功能、进化等性状进行了系统的分析和预测,并用实时定量PCR(RT-qPCR)检测了其在谷子苗期不同逆境及关键生育期干旱胁迫下的表达。结果表明,SiCIPK19基因位于谷子5号染色体,基因组序列长1353 bp,编码450个氨基酸,基因无可变剪切,且不含内含子。功能域分析和多序列比对发现,SiCIPK19蛋白具有非常保守的序列结构,与其他植物CIPK蛋白也非常相似。RT-qPCR分析表明,SiCIPK19基因被聚乙二醇6000(PEG 6000)、ABA、高盐和低温胁迫强烈诱导。此外,SiCIPK19基因在谷子拔节期、抽穗期和灌浆期干旱条件下参与了对干旱胁迫的响应,推测该基因参与谷子对非生物逆境的应答,尤其在抽穗期和灌浆期干旱胁迫应答中发挥重要作用。本研究结果为进一步分析CIPK基因逆境应答机制,以及利用基因工程方法改善谷子抗逆性和提高产量提供了理论支持。

山葡萄VaCIPK18原核表达与多克隆抗体制备

类钙调磷酸酶B亚基蛋白(CBLs)互作蛋白(CIPKs)作为类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,在植物响应非生物胁迫信号转导中起着重要作用。基于前期山葡萄响应低温胁迫转录组测序结果,发现低温胁迫引发的早期伤害及感知阶段的激酶基因中涉及CBL-CIPK信号通路的VaCIPK18表达显著上调。为进一步研究山葡萄(Vitis amurensis)VaCIPK18激酶参与低温胁迫的功能,采用同源克隆获得了VaCIPK18基因,其开放阅读框为1 320 bp,编码439个氨基酸。基于对VaCIPK18蛋白生物信息学分析,获取胞外结构域中抗原表位丰富的肽段,并将其C端调控结构域(230~439 aa)构建到原核表达载体pET28a-SUMO。将重组表达载体转化至大肠杆菌(E.coli Rosetta)中,经0.8 mmol·L-1 IPTG、37℃诱导4 h表达出大小为42 kDa的包涵体蛋白。将重组蛋白作为抗原免疫日本大耳白兔,获得anti-VaCIPK18多克隆抗体,经检测具有高效价及特异性。Western Blot结果表明,该抗体可以与葡萄内源CIPK18特异性结合,且在50 kDa位置出现与预期一致的条带。同时,CIPK18在低温胁迫后葡萄叶片中蛋白表达水平与室温下相一致,但两种状态下均存在可能的磷酸化与泛素化修饰现象。本研究结果为进一步探究VaCIPK18的蛋白定位、表达及其功能奠定了基础。