两个新的黄瓜SnRK2基因的鉴定及特征分析

植物SnRK2基因在非生物逆境应答中具有重要功能,但有关黄瓜SnRK2基因的研究尚缺乏报道。笔者通过对黄瓜基因组的重新挖掘,发现了2个新的SnRK2基因,分别与拟南芥的SnRK2.4和SnRK2.10同源。本试验对2个新的黄瓜SnRK2基因的结构特征及顺式调控元件进行了全面分析,为进一步研究其在黄瓜逆境应答中的功能奠定了基础。     

桃PpSnRK1α在番茄中过表达对营养胁迫下植株生长的影响

以番茄(Solanum lycopericum)超表达桃SnRK1(蔗糖非发酵蛋白激酶–1)基因PpSnRK1α的株系及野生型为试材,研究在养分供应不足时SnRK1对植株生长的影响。结果表明,低营养条件下,转基因番茄叶片和根系中的Sn RK1酶活性比野生型高41.55%和39.46%;功能叶片的净光合速率平均比野生型高18.98%;低营养胁迫12 d的叶片SOD、POD、CAT活性比野生型高35.56%、28.85%和14.90%;根系活力比野生型高26.39%;茎和叶中氮磷含量显著高于野生型,钾含量两者差别不大,在根系中氮磷含量差别不大,而钾含量显著高于野生型,且氮素向地上部茎和叶中的分配比率增加。上述结果说明,在营养缺乏条件下,超表达PpSnRK1α可以提高番茄功能叶净光合速率,促进植株对氮素的吸收利用,从而延缓叶片衰老。     

SnRK蛋白激酶家族及其成员SnRK2的功能

蔗糖非酵解型蛋白激酶(sucrose non-fermenting1-related protein kinase,SnRK)是广泛存在于植物中的一类Ser/Thr类蛋白激酶,参与植物体内多种信号途径的转导,在植物的抗逆境生理过程中扮演了重要角色。本文介绍了植物SnRK家族,重点阐述了SnRK2的结构、相互作用蛋白及该激酶活性的调节。SnRK2可以被NaCl及ABA等渗透胁迫激活,调节一系列相关基因的表达,从而提高植物对逆境的抵抗能力。     

长穗偃麦草EeSnRK2.6基因克隆及生物信息学分析

蔗糖非发酵相关蛋白激酶家族2(SnRK2)基因家族受各种逆境胁迫诱导表达,在提高植物的抗逆性中发挥着至关重要的作用。为继续深入挖掘有效的抗逆相关基因资源并为转基因小麦提供重要候选基因,基于同源克隆方法从抗旱、耐盐性极强的长穗偃麦草中克隆了EeSnRK2.6基因的cDNA序列,该基因全长1 096bp,编码364个氨基酸,推测分子量为41.73kD,等电点为5.98,是亲水性氨基酸,共有18处磷酸化位点和1处跨膜域。氨基酸序列同源性分析发现,长穗偃麦草EeSnRK2.6基因与其他目前已报道的抗逆效果显著的SnRK2家族基因有较高同源性,同大豆SnRK2.6基因同源性达到95%,且具有典型的丝氨酸/苏氨酸类蛋白激酶保守域。系统进化树分析表明,EeSnRK2.6与SbSnRK2.6属于同一进化分枝上。因此,推测该基因属于SnRK2基因家族成员,可能在参与逆境胁迫反应、增强植物的抗逆性中起着重要作用。     

利用WGCNA鉴定谷子内源脱落酸响应禾生指梗霉胁迫的共表达基因

【目的】脱落酸（ABA）作为一类逆境激素,在植物生长发育、生物胁迫和非生物胁迫中发挥着重要作用。脱落酸受体蛋白PYR/PYL/PCAR及SNF1相关的蛋白激酶（SnRK2）是介导脱落酸信号转导的重要调控因子。本研究通过预测脱落酸及其信号转导途径中关键基因在谷子白发病致病菌禾生指梗霉（Sclerospora graminicola）中的调控作用,为谷子内源脱落酸响应禾生指梗霉侵染的互作研究提供参考。【方法】通过对禾生指梗霉侵染的晋谷21号谷子进行转录组测序和脱落酸含量测定,基于谷子全基因组对脱落酸信号转导通路上的PYL和SnRK2家族基因进行鉴定、分析,利用测定的转录组构建加权基因共表达网络（WGCNA）,并与禾生指梗霉侵染引起的寄主内源脱落酸含量进行关联,预测脱落酸及其下游信号转导基因PYL和SnRK2在谷子与禾生指梗霉互作调控中的关键核心基因;利用qRT-PCR技术对候选基因进行验证。【结果】谷子中存在禾本科中较为保守的PYL和SnRK2家族基因各11个,且在PYL和SnRK2家族基因的启动子上均预测到脱落酸响应元件。在禾生指梗霉侵染后,寄主内源脱落酸在第一、第二时期大量积累,含量显著高于对照组,分别为22.50和18.08 ng·mL^-1,而在第三、第四和第五时期脱落酸含量下降,低于对照组。在基因共表达网络分析中,利用18 535个基因共构建了34个基因共表达模块。通过对脱落酸含量和PYL、SnRK2家族基因的关联分析,预测到MEpaleturquoise和MEbrown模块为核心候选模块。利用GO功能富集和模块关键基因的挖掘共预测到1个PYL家族基因Seita.1G030500和2个SnRK2家族基因Seita.2G394500、Seita.3G03200,以及3个核心基因Seita.4G105600、Seita.6G218100和Seita.9G138400,共6个基因可能在脱落酸及其信号转导调控过程中参与谷子与禾生指梗霉的互作。对预测到的3个核心基因在水稻和拟南芥数据中进行比对,鉴定到Seita.4G105600为转导蛋白/WD40重复超家族蛋白、Seita.6G218100为WRKY57转录因子、Seita.9G138400为TIFY转录因子。qRT-PCR分析表明Seita.2G394500、Seita.4G105600和Seita.6G218100基因在谷子白发病早期表达均上调。【结论】谷子在受到禾生指梗霉侵染后脱落酸会在体内大量积累,预测到1个PYL家族基因、2个SnRK2家族基因、2个转录因子基因和1个WD40家族蛋白基因参与谷子内源脱落酸响应禾生指梗霉侵染过程。qRT-PCR结果表明1个SnRK2家族基因、1个WD40家族蛋白基因和1个WRKY57转录因子基因共3个基因可能在谷子脱落酸响应禾生指梗霉侵染过程中发挥重要作用。     

拟南芥蛋白激酶SnRK1.1对转录因子FD的磷酸化分析

为了获得纯化的SnRK1.1与FD蛋白,分析蛋白激酶SnRK1.1是否能够磷酸化开花调控途径中的转录因子FD,成功克隆了1 608 bp的SnRK1.1基因以及858 bp的FD与FD-T282A基因,分别与PGEX-4T-3载体连接,获得原核表达载体GST-SnRK1.1、GST-FD和GST-FD-T282A,并分别转化大肠杆菌BL21菌株;SDS-PAGE电泳和考马斯亮蓝染色(CBB)表明,0.5 mmol/L IPTG能够成功诱导出GST-SnRK1.1、GST-FD和GST-FD-T282A蛋白。利用GST纯化介质纯化获得了84 k Da的GST-SnRK1.1蛋白以及58 k Da的GST-FD与GST-FD-T282A融合蛋白;利用体外磷酸化体系证实SnRK1.1能够磷酸化FD,不能磷酸化突变的FD-T282A。研究结果为进一步解析SnRK1.1通过磷酸化转录因子FD参与开花途径调控的机制奠定了良好的基础。     

苹果SnRK2基因家族的鉴定和生物信息学分析

SnRK2（蔗糖非发酵1型相关蛋白激酶2）是植物特有的一类Ser/Thr 类蛋白激酶,参与植物体内多种信号途径的转导,在植物逆境生理过程中扮演了重要的角色。本文利用隐马可夫模型搜索和系统建树的方法,在苹果基因组中鉴定出了16个SnRK2基因家族成员,然后从系统发生、理化性质、二级结构、motif、C末端序列和EST等方面对其进行了预测和分析,并分析了苹果与拟南芥、水稻、玉米等的SnRK2基因家族之间的关系。结果表明,苹果中鉴定的基因与拟南芥、水稻、玉米所有的SnRK2蛋白一起分成了3个亚族。系统发生、motif和C末端序列分析表明,苹果SnRK2蛋白激酶家族具有较高的保守性。本研究为苹果SnRK2基因家族生物学功能的研究奠定了生物信息基础。     

植物多功能调控因子SnRK2研究进展

蔗糖非发酵相关蛋白激酶2(sucrose non-fermenting 1-related protein kinase 2,SnRK2)是植物特有的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,其主要通过磷酸化底物来调节下游基因表达及蛋白质活性。本文综述了蛋白激酶SnRK2的研究进展,包括其结构、分类、调控机制和生物学功能。SnRK2作为典型的多功能调节因子,不仅参与响应各种逆境胁迫,还参与调控植物生长发育。目前有关SnRK2的研究主要集中在ABA依赖信号通路,而对其在非ABA依赖信号通路中的研究很少,未来研究应该聚焦这一领域。SnRK2作用机理的全面解析对提高作物的抗逆性和改良产量性状都具有重要意义。     

平邑甜茶MhSnRK1在番茄中超表达对种子萌发及幼苗生长的影响

为探讨蔗糖非发酵–1–相关蛋白激酶–1（SnRK1）对种子萌发及幼苗生长的调控作用,以超表达平邑甜茶MhSnRK1的番茄株系O-7、O-9和其野生型（WT）为试材,研究MhSnRK1对番茄种子萌发及幼苗生长发育的影响。结果表明,WT、O-7和O-9在MS培养基中种子发芽率均为100%,在MS + 100 mmol · L-1海藻糖培养基中发芽率显著降低,分别为23.3%、70.3%和67.7%;在MS培养基中O-7和O-9的SnRK1活性分别比WT高12.1%和2.3%,在海藻糖培养基中WT、O-7和O-9比在MS培养基中分别降低41.5%、35.5%和27.5%,O-7和O-9仍高于WT,可见在一定范围内较高的SnRK1活性促进种子的萌发。播种后14 d,与其他培养基中相比,海藻糖培养基中幼苗主根的长度最短,其中WT显著短于O-7和O-9;幼苗下胚轴的伸长较MS培养基中明显受到抑制,且WT受抑制的程度更大;在海藻糖培养基中添加0.3 mg · g-1的IAA,WT下胚轴伸长受到的抑制得到解除。播种后30 d,海藻糖培养基中,与O-7和O-9相比,WT表现为子叶平整肥厚,真叶发育良好,叶面积较大,叶绿素含量显著高于 O-7和O-9。上述结果表明,平邑甜茶MhSnRK1在番茄中超表达调控种子的萌发及幼苗的生长;在一定范围内,较高的SnRK1活性促进种子的萌发、抑制幼苗主根和下胚轴的伸长,较低的SnRK1活性更有利于幼苗的生长发育。     

蓖麻SnRK2基因家族的鉴定和特征分析

SnRK2是一类植物特有的Ser/Thr类蛋白激酶。为研究其在蓖麻抗逆过程中的作用,基于蓖麻的基因组序列信息,利用生物信息学方法鉴定了6个蓖麻SnRK2蛋白激酶成员。分析发现这些蛋白具有亲水性属性,基因结构分析表明,植物SnRK2基因在进化过程中具有很高的保守性;系统与进化分析发现植物SnRK2蛋白在单、双子叶植物中分化显著,可能是独立演化的结果。高通量RNA-seq测序结果显示,大部分SnRK2基因在检测的各个组织中均有表达,且在不同组织间或种子发育的不同阶段没有明显的组织特异性;外源ABA处理种子后,Group 2的基因表达显著上调。进一步利用半定量RT-PCR技术检测外源(100μmol/L)ABA、(250mmol/L)Na Cl和(4℃)冷胁迫处理的幼苗,发现Group 2中的基因29908.m006067被这3种胁迫强烈激活,基因29772.m000313对ABA和冷胁迫有较强的响应。