小麦TaCIPK31基因的克隆及生物信息学分析

根据小麦CIPK相关EST序列TC95390,采用cDNA末端快速扩增(RACE)技术,从耐盐性、耐旱性较好的小麦品种石4185中克隆出5’末端和3’末端,序列拼接后获得全长基因,同源比对后命名为TaCIPK31(Gen-Bank登录号JX625142.1),并对该基因进行了生物信息学分析.结果表明,TaCIPK31编码区长1 350 bp,编码449个氨基酸;TaCIPK31的理论等电点为8.27,相对分子质量为50.9 kD,是亲水性较强的氨基酸;TaCIPK31的N-端激酶催化域含有该家族基因的典型激活环,C-端调节域含有CIPK家族中高度保守的NAF结构域,具有丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶的结构特征;氨基酸序列同源性分析表明,TaCIPK31与已报道的大麦HvCIPK31、水稻Os-CIPK3、玉米ZmCIPK31有较高的同源性.

小麦CBL结合蛋白激酶TaCIPK31负调控TcLr37对小麦叶锈菌的抗性

CIPK是植物特有的丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶家族中的一类SnRK3激酶(SNFl-related protein kinase3),一般与类钙调磷酸酶亚基B类蛋白CBL(calcineurin B-like protein)相互作用形成信号网络,从而在钙信号介导的生理生化过程中发挥作用。克隆获得小麦中CIPK基因家族的TaClPK31,其全长1350 bp,编码449个氨基酸,包含保守的激酶催化结构域及调控结构域,与已报道的粗山羊草、水稻等CIPK蛋白具有高度相似性。定量分析结果表明,TaClPK31在小麦-叶锈菌亲和反应中显著上调诱导表达。烟草亚细胞定位表明该基因分布于整个细胞。通过病毒诱导的基因沉默研究发现沉默TaCIPK31后小麦材料TcLr37对叶锈菌毒性小种THTT抗性增强。此外,详细的组织学分析表明,TaCIPK31沉默植株中推迟了病原菌在寄主中的定殖。推测TaCIPK31在小麦抵抗叶锈菌侵染过程中起负调控作用,该结果对揭示CIPK蛋白激酶在小麦-叶锈菌互作体系的作用及分子机理提供参考。