甘蓝型油菜CIPK2与CIPK16基因的克隆、表达分析与互作CBL蛋白的鉴定

中文标题:甘蓝型油菜CIPK2与CIPK16基因的克隆、表达分析与互作CBL蛋白的鉴定

文章作者:李燕飞 辛玉琼

发表单位:西北农林科技大学

发表期刊:农 业 生 物 技 术 学 报

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研究结果:

甘蓝型油菜CIPK2与CIPK16基因的克隆、表达分析与互作CBL蛋白的鉴定

甘蓝型油菜CIPK2与CIPK16基因的克隆、表达分析与互作CBL蛋白的鉴定

甘蓝型油菜CIPK2与CIPK16基因的克隆、表达分析与互作CBL蛋白的鉴定

研究内容

CIPK蛋白在植物界广泛存在,其最早是在模式植物拟南中被发现的。该家族蛋白结构特点是氨基端含有1个激酶催化结构域,羧基端含可变调节结构域,通过一个中间连接结构域连接在一起,在连接结构域之后含有保守的NAF(又名FISL)基序是CIPK与CBL互作所必需的结构。在本研究中,对2个油菜CIPK基因进行了cDNA克隆,通过同源蛋白比对,发现其各自编码的蛋白均含有1个保守的蛋白激酶域和NAF基序,符合CIPK家族具有激酶活性以及与CBL互作的结构特性。据之前的文献报道,CIPK家族可以分为4个亚组,BnaCIPK2属于第Ⅳ亚组;BnaCIPK16属于第Ⅰ亚组,该亚组中包含AtCIPK6/16/25,暗示这3者之间在进化关系上亲缘关系较近,这与之前的研究结果一致。通过CSS-PALM3.0(http://lipid.biocuckoo.org/)工具,对BnaCIPK2/16进行脂肪酸修饰位点分析,结果显示在高严谨阀值下不存在脂肪酸修饰位点。在PSORT在线网站(https://www.psort.org/)进行亚细胞定位预测,结果显示BnaCIPK2/16均定位于细胞质。利用GFP报告基因,检测了BnaCIPK2/16的亚细胞定位,结果发现两者分布模式类似,都是存在于细胞质与细胞核。

研究结论:

经过大量的研究发现,CIPK基因在植物响应非生物逆境信号中发挥着重要作用。如苹果中发现MdCIPK22磷酸化ABA-responsiveelementbindingprotein2(MdAREB2),提高植物对ABA信号的敏感性,参与调控ABA信号通路;MdCIPK13磷酸化蔗糖转运蛋白2.2(sucrosetransporter2.2,SUT2.2),提高植物盐耐受性。甘蓝型油菜中CIPK基因的研究表明,油菜中CBL1-CIPK6的互作可能参与调控对高盐、缺磷和ABA信号的响应;BnaCIPK24与BnaCBL4互作调控植物耐盐性;BnaCIPK9参与调控种子油脂积累。本研究表明,BnaCIPK2的表达量受到激素JA以及非生物逆境(冷害,干旱)影响,在JA、冷害、模拟干旱处理后其表达量显著上调,说明BnaCIPK2可能参与调控非生物逆境的响应过程;在酵母试验中观察到BnaCIPK2与BnaCBL4间存在互作,而对于与油菜BnaCIPK2氨基酸序列相似性高并聚类在同一分枝的AtCIPK2的相关研究,至今尚未见报道。在之前的报道中,AtCIPK16在过表达后增加了植物的盐耐受性,同时AtCIPK16还与CBL1、CBL9相互作用。在本研究中并未发现BnaCIPK16与BnaCBL1或BnaCBL9互作,也未发现BnaCIPK16对盐胁迫处理有明显的响应,暗示油菜与拟南的CIPK16基因的互作模式或功能也许存在不同点,本课题组先前的研究结果表明CBL-CIPK在拟南和油菜中的互作既有保守性,也存在物种间的差异。同时在其他研究中也有报道,如在拟南和葡萄中CBL-CIPK的互作存在差异性。拟南CBL-CIPK的研究中发现,CBL蛋白与CIPK蛋白的结合具有多样性,同时不同物种间CBL-CIPK互作存在差异,使得研究具体物种中CBL-CIPK的互作关系很有必要。

小编有话说:

本研究以甘蓝型油菜为实验材料,通过RT-PCR克隆得到BnaCIPK2与BnaCIPK16基因的cDNA序列。序列分析表明这2个BnaCIPK基因编码的蛋白含有保守的激酶结构域与NAF基序,定位于细胞质和细胞核。JA、冷害以及PEG8000诱导BnaCIPK2的表达,MV可抑制其表达;SA、热害、冷害、H2O2和PEG8000可诱导BnaCIPK16的表达量少量上调,JA和ABA也可促使BnaCIPK16的表达量少量下调。酵母双杂交双分子荧光互补技术筛选并验证了BnaCIPK2与BnaCIPK16分别与BnaCBL4、BnaCBL3间有互作。该研究内容为深入了解油菜中BnaCIPK2与BnaCIPK16在非生物逆境信号通路中发挥的作用提供了基础资料。

甘蓝型油菜CIPK2与CIPK16基因的克隆、表达分析与互作CBL蛋白的鉴定
本研究以甘蓝型油菜为实验材料,通过RT-PCR克隆得到BnaCIPK2与BnaCIPK16基因的cDNA序列。序列分析表明这2个BnaCIPK基因编码的蛋白含有保守的激酶结构域与NAF基序,定位于细胞质和细胞核。JA、冷害以及PEG8000诱导BnaCIPK2的表达,MV可抑制其表达;SA、热害、冷害、H2O2和PEG8000可诱导BnaCIPK16的表达量少量上调,JA和ABA也可促使BnaCI
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