结球甘蓝类钙调蛋白CMLs与花粉萌发NPG1及NPGRs相互作用研究

类钙调蛋白作为钙调蛋白的家族之一,调控植物生长发育、激素调控及各种胁迫,对类钙调蛋白对参与花粉萌发及伸长的深入研究具有重要意义。为研究结球甘蓝花粉CMLs与NPG1及相关蛋白互作关系,探索CMLs在花粉发育及萌发过程的功能,本研究以结球甘蓝ZG为材料,克隆到12个花粉发育及萌发相关CMLs基因,及花粉萌发基因NPG1、NPGR1和NPGR2,通过酵母双杂交试验检测编码蛋白相互之间的互作关系,并检测NPG1、NPGR1和NPGR2在不同授粉时间后的表达水平。结果表明, 12个CMLs基因开放阅读框(open reading frame, ORF)在447~1095bp之间,其中CML20、CML48、CML49、CML50均含有4个内含子, CML21含有2个内含子,其余均不含内含子;编码蛋白均不含信号肽和跨膜域,均为胞外蛋白,且均为亲水性蛋白;分别含有2~4个EF-Hands结构域,氨基酸数目在148~364个氨基酸之间,亚细胞定位预测主要定位于细胞膜、液泡及细胞核中;结球甘蓝NPG1、NPGR1、NPGR2分别聚类到不同的进化枝上,与油菜、白菜的亲缘关系最近,与拟南芥亲缘关系较近;酵母双杂交试验表明, CML13、CML21、CML24、CML42不能与NPG1、NPGR1及NPGR2在体外发生相互作用, CML15、CML20、CML25、CML39、CML41、CML48、CML49均能与NPG1、NPGR1及NPGR2在体外发生相互作用, CML50可与NPGR1、NPGR2互作,而不能与NPG1发生互作。表达分析表明, NPG1表达量在授粉后的柱头中呈显著上升趋势, NPGR1、NPGR2表达量变化均不显著;CMLs在不同授粉时间均有不同的表达量变化,其中CML15、CML20、CML39、CML41、CML49均呈现出先升高后下降的趋势。本研究在结球甘蓝中筛选得到能与NPG1、NPGRs互作的CMLs蛋白,说明多个CMLs能参与花粉萌发及花粉管伸长过程,期望为Ca^(2+)信号系统参与花粉萌发及花粉管伸长的机制研究提供参考。