發(fā)布時間：2021-03-21 06:20

　　在谷子基因組中鑒定出一個CIPK（Seita.5G145900,命名為SiCIPK19）基因。為揭示SiCIPK19對逆境脅迫的響應(yīng),對其基因結(jié)構(gòu)、蛋白特征、功能、進(jìn)化等性狀進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和預(yù)測,并用實時定量PCR（RT-qPCR）檢測了其在谷子苗期不同逆境及關(guān)鍵生育期干旱脅迫下的表達(dá)。結(jié)果表明,SiCIPK19基因位于谷子5號染色體,基因組序列長1 353 bp,編碼450個氨基酸,基因無可變剪切,且不含內(nèi)含子。功能域分析和多序列比對發(fā)現(xiàn),SiCIPK19蛋白具有非常保守的序列結(jié)構(gòu),與其他植物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、高鹽和低溫脅迫強(qiáng)烈誘導(dǎo)。此外,SiCIPK19基因在谷子拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期干旱條件下參與了對干旱脅迫的響應(yīng),推測該基因參與谷子對非生物逆境的應(yīng)答,尤其在抽穗期和灌漿期干旱脅迫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用。本研究結(jié)果為進(jìn)一步分析CIPK基因逆境應(yīng)答機(jī)制,以及利用基因工程方法改善谷子抗逆性和提高產(chǎn)量提供了理論支持。 

【文章來源】：核農(nóng)學(xué)報. 2020,34(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

不同脅迫下谷子苗期SiCIPK19基因的表達(dá)分析

由圖4可知,CK谷子的SiCIPK19基因在拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期表達(dá)量逐步提高,在抽穗期和灌漿期表達(dá)量分別為拔節(jié)期的6.18和7.24倍。在干旱條件下,谷子拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期SiCIPK19基因表達(dá)量分別為CK拔節(jié)期的8.31、237.23和235.46倍,較CK相應(yīng)生育期表達(dá)量也大幅度提升,CK谷子的SiCIPK19基因在各生育期均有表達(dá),揭示在谷子正常生長條件下該基因在整個生育期均發(fā)揮了一定作用。在干旱條件下SiCIPK19基因表達(dá)量在拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期均被誘導(dǎo),尤其在抽穗期和灌漿期誘導(dǎo)倍數(shù)達(dá)幾百倍之高。推測SiCIPK19基因參與了谷子在拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期等不同生育期對干旱脅迫的響應(yīng),尤其是在抽穗期和灌漿期的干旱應(yīng)答信號途徑中發(fā)揮重要作用。3 討論

2.1 基因序列參數(shù)分析序列分析顯示,SiCIPK19位于谷子5號染色體12948718-12950070區(qū)域,基因組序列長1 353 bp,編碼450個氨基酸,該基因只有一個轉(zhuǎn)錄本,無可變剪切,cDNA編碼序列由一個外顯子構(gòu)成,不含內(nèi)含子。NCBI數(shù)據(jù)庫比對顯示,與水稻、高粱、普通小麥中的CIPK5以及玉米中的CIPK15同源性較高。由圖1可知,SiCIPK19基因12～266氨基酸區(qū)域為蛋白激酶功能域,311～335氨基酸為NAF結(jié)構(gòu)域。此外,SiCIPK19蛋白序列含有絲氨酸/蘇氨酸激酶功能域 (130～142 Aa)、蛋白激酶ATP結(jié)合域 (18～41 Aa)位點和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)位點等多個CIPK家族基因的特征結(jié)構(gòu)域。推斷SiCIPK19 (Seita.5G145900)是谷子CIPK家族成員之一。不同物種CIPK蛋白序列比對進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),SiCIPK19蛋白與其他物種CIPK蛋白非常相似,所有比對序列一致性為67.01%,具有非常保守的序列結(jié)構(gòu)。該基因與高粱 (SbCIPK5)、玉米 (ZmCIPK15) 和水稻 (OsCIPK5) 小麥 (TaCIPK5) 基因同源性非常高,一致性分別為79.88%、76.89%、76.69%和75.50%,而與其他物種 (擬南芥、北美云杉、小立碗蘚) 序列一致性相對較低 (圖2)。該結(jié)論一方面說明SiCIPK19基因與高粱、玉米、水稻、小麥有較近的親緣關(guān)系,另一方面表明SiCIPK19可能與這些不同物種同源性較高的基因在逆境應(yīng)答或其他信號途徑中有著相似的功能。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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