摘" " 要: 鈣依賴性蛋白激酶(CDPK)在植物的生長發(fā)育及逆境脅迫方面發(fā)揮著重要作用。以大和長芋和畢克齊山藥為試驗材料,克隆鈣依賴性蛋白激酶基因DoCDPK1,并對其進行生物信息學分析,為DoCDPK1基因的功能研究奠定基礎。采用生物信息學方法分析DoCDPK1基因結(jié)構(gòu),構(gòu)建瞬時表達載體,對DoCDPK1蛋白進行亞細胞定位;采用qRT-PCR分析DoCDPK1基因在不同山藥品種的不同發(fā)育階段及低溫脅迫處理下的表達模式。結(jié)果表明:(1)DoCDPK1基因序列長度為2023 bp,編碼521個氨基酸。(2)DoCDPK1與幾內(nèi)亞薯蕷CDPK蛋白序列的一致性為97%,且DoCDPK1存在STKc_CAMK結(jié)構(gòu)域。(3)瞬時表達分析表明,DoCDPK1蛋白定位于細胞核與細胞膜。(4)大和長芋山藥中的CDPK活性更高,DoCDPK1可能參與調(diào)控山藥塊莖膨大后期的生長發(fā)育。(5)經(jīng)4 ℃低溫脅迫后,CDPK活性降低,DoCDPK1表達量上調(diào),且表達水平在不同時間處理下存在差異。綜上所述,DoCDPK1可能參與調(diào)控山藥塊莖膨大后期的生長發(fā)育及低溫脅迫響應過程。
關(guān)鍵詞: 山藥;鈣依賴性蛋白激酶;亞細胞定位;低溫脅迫;基因表達量
中圖分類號:S632.1 文獻標志碼:A 文章編號:1673-2871(2024)07-042-10
Bioinformatics and expression analysis of DoCDPK1 gene under low temperature stress during tuber expansion stage of yam
GAO Jingjing1, ZHANG Yanfang1, XING Li’nan1, GE Mingran1, JI Xiang2, HUO Xiuwen1
(1. College of Horticulture and Plant Protection, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010019, Inner Mongolia, China; 2. Inner Mongolia Agricultural and Animal Husbandry Technology Extension Center, Hohhot 010011, Inner Mongolia, China)
Abstract: Calcium-dependent protein kinase plays an important role in plant growth and osmotic stress. Using Dahechangyu and Bikeqi yam as experimental materials, the calcium dependent protein kinase gene DoCDPK1 was cloned and bioinformatic analysis was performed to lay a foundation for the functional study of DoCDPK1. The structure of DoCDPK1 was analyzed by bioinformatics and subcellular localization of DoCDPK1 protein was performed by constructing transient expression vector. qRT-PCR was used to analyze the expression patterns of DoCDPK1 at different developmental stages and under low temperature stress in different yam varieties. The results indicated:(1)The length of DoCDPK1 gene sequence was 2023 bp, encoding 521 amino acids.(2)The consistency of the protein sequence between DoCDPK1 and CDPK protein sequence of Dioscorea cayenensis subsp. was 97%, and DoCDPK1 had STKc_CAMK domain.(3)Transient expression analysis showed that DoCDPK1 protein was localized in cell nucleus and membrane.(4)The CDPK activity in Dahechangyu was higher, and DoCDPK1 might be involved in regulating the growth and development of yam tuber at the later stage of enlargement.(5)After low temperature stress at 4 ℃, CDPK activity decreased, and the expression of DoCDPK1 was up-regulated, with differences in expression levels observed under different time treatments. In conclusion, DoCDPK1 gene may be involved in regulating the growth and development of yam tuber and its response to low temperature stress.
Key words: Yam; Calcium-dependent protein kinase; Subcellular localization; Low temperature stress; Gene expression
山藥(Dioscorea opposita Thunb.)為薯蕷科薯蕷屬多年生纏繞草本單子葉植物[1]。山藥塊莖中含有大量的淀粉、蛋白質(zhì)和氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì),是日常生活的滋補佳品[2-3]。中國是山藥重要的原產(chǎn)地和馴化中心[4],隨著“南薯北移”和“北種西擴”策略的實施,內(nèi)蒙古西部地區(qū)以其獨特的氣候環(huán)境和地理條件,山藥的種植面積逐年擴大。但由于氣溫較低,山藥的有效發(fā)育周期不足180 d,中晚熟品種不能完全成熟,因此山藥產(chǎn)量和品質(zhì)偏低。如果能增強山藥的耐寒能力,延長生育期,從而提高山藥的產(chǎn)量和品質(zhì),就能實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。因此,如何提高山藥的耐寒性是內(nèi)蒙古西部地區(qū)種植山藥亟待解決的問題和當下研究的熱點[5-7],其中對抗逆基因的挖掘是培育高抗逆性山藥品種的重要工作。
植物發(fā)育過程中會受到逆境脅迫,使其正常生長受到影響,甚至死亡。植物在適應環(huán)境的過程中,逐漸形成了各種調(diào)控機制來應對不利環(huán)境,而鈣信號傳導系統(tǒng)就是其中之一[8-9]。Ca2+作為重要的第二信使,經(jīng)Ca2+受體蛋白、鈣調(diào)素(calmodulin,CaM)和鈣依賴性蛋白激酶(calcium-dependent protein kinase,CDPK)等的協(xié)同作用,感知Ca2+濃度的變化并識別鈣信號,將鈣信號向下游傳遞并級聯(lián)放大,從而促進產(chǎn)生響應蛋白,進一步調(diào)控植物的生長發(fā)育以及免疫應答和脅迫響應,以應對環(huán)境脅迫損傷,提高自身抗性[10-12]。CDPK在植物細胞中是主要的Ca2+傳感器,是一類依賴Ca2+的Ser/Thr型蛋白激酶,在植物的生長發(fā)育過程及應對非生物脅迫反應中發(fā)揮重要作用[13-14]。CDPK基因在植物種子、果實、莖、葉以及根中均有高度表達[15-16]。目前,有些植物CDPK基因的家族成員已經(jīng)被鑒定,擬南芥(Arabidopsis thaliana)中有34個[17],玉米(Zea mays)中有40個[18],水稻(Oryza sativa)中有31個[19-20],此外,鐵皮石斛(Dendrobium officinale)[21]、廣東桑(Morus atropurpurea)[22]、番茄(Solanum lycopersicum)[23]和山藥[24]等多種植物中的CDPK基因也被陸續(xù)分離和鑒定[25-27]。通過深入研究發(fā)現(xiàn),CDPK基因具有能夠響應逆境脅迫的生物學功能,秋石斛的DenCDPKs基因受低溫誘導表達,參與低溫脅迫響應過程[28];玉米的ZmCDPK6基因可以響應高溫脅迫,同時還受到鹽和低溫脅迫的誘導表達[29]。
鑒于CDPK基因在響應低溫逆境脅迫過程中的重要性,推測山藥中的CDPK基因也有可能存在該生物學功能。因此,筆者通過測定山藥塊莖的CDPK活性,基于轉(zhuǎn)錄組測序和RT-PCR技術(shù),克隆DoCDPK1基因、進行生物信息學分析及亞細胞定位,比較不同發(fā)育時期畢克齊與大和長芋山藥塊莖中該基因的表達情況,同時對低溫脅迫下大和長芋組培苗中DoCDPK1基因的表達情況進行比較,為進一步研究DoCDPK1基因在山藥生長發(fā)育過程中的功能及參與低溫脅迫響應過程奠定基礎。
1 材料與方法
1.1 試驗材料
以內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學蔬菜種質(zhì)資源課題組種植、保存的畢克齊山藥(B1)與大和長芋山藥(DHCY)種質(zhì)資源為試驗材料。B1為內(nèi)蒙古主栽品種,為細長形山藥;DHCY為高產(chǎn)山藥品種,山藥莖為圓形(圖1)。2023年5—10月在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學種質(zhì)資源圃,選取10~15 cm晾曬好的山藥栽子播種,采用搭架栽培、雙行種植的模式,行距70 cm,株距20 cm,于5月8日人工種植,常規(guī)田間管理。選擇種植后90、105、120、135、150和165 d長勢一致的山藥,每個時期隨機挖取3株,進行地下塊莖采樣,洗凈后稱取2 g,3株等量混樣;選取在MS固體培養(yǎng)基中生長4周的DHCY山藥組培苗葉片,稱取1 g,3株等量混樣;各樣本均設3次生物學重復,經(jīng)液氮速凍,置于-80 ℃冰箱保存,以備后續(xù)試驗。
1.2 鈣依賴性蛋白激酶活性測定
稱取山藥塊莖0.2 g,組培苗葉片0.1 g,在預冷過的pH 7.4磷酸鹽緩沖液(PBS)中漂洗,濾紙拭干,放入5 mL的勻漿管中。按質(zhì)量(g)∶體積(mL)=1∶9的比例加入9倍體積的PBS于勻漿管中,冰水浴條件下,剪碎組織塊。用高通量組織研磨機(SCIENTZ-192)在冰水中制備勻漿液,將制備好的勻漿液用低溫低速離心機(Allegra X-30R Centrifuge),在4 ℃、3000 r·min-1下離心15 min,取上清液。參考植物鈣依賴性蛋白激酶(CDPK)測定試劑盒說明書進行測定,試劑盒購自上海優(yōu)選生物科技公司。對B1與DHCY 6個取樣時期的山藥塊莖及DHCY山藥組培苗葉片的鈣依賴性蛋白激酶活性進行測定,3次生物學重復,取平均值。
1.3 基于山藥轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析DoCDPK1基因表達水平
基于課題組的山藥轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)(2019年諾禾致源生物信息科技有限公司測定),篩選鈣依賴性蛋白激酶DoCDPK1基因(XP_010261434.1),并對B1與DHCY6個取樣時期山藥塊莖中DoCDPK1基因的表達水平進行分析。
1.4 山藥總RNA的提取及cDNA合成
參照索寧寧等[30]的試驗方法,分別提取B1與DHCY山藥不同發(fā)育時期塊莖以及DHCY山藥組培苗的總RNA。用TaKaRa公司的(PrimeScriptTMⅡ 1st Strand cDNA SynthesisKit)試劑盒反轉(zhuǎn)錄成單鏈cDNA。
1.5 DoCDPK1基因cDNA序列擴增
參照葛明然等[31]的試驗方法,設計DoCDPK1基因的引物(表1)進行序列擴增。
1.6 生物信息學分析
對DoCDPK1基因進行生物信息學分析。通過ExPASy-ProtScale(https://web.expasy.org/protscale/)在線網(wǎng)站進行蛋白理化性質(zhì)的分析。通過TMHMM2.0(https://services.healthtech.dtu.dk/services/TMHMM-2.0/)在線網(wǎng)站對DoCDPK1蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)進行預測。利用在線網(wǎng)站SOPMA(https://npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl?page=npsa_sopma.html)預測蛋白的二級結(jié)構(gòu)。通過SWISS-MODEL(https://swissmodel.expasy.org/)預測蛋白的三維結(jié)構(gòu)建模。通過Blast(https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi?PROGRAM=blastpamp;PAGE_TYPE=BlastSearchamp;LINK_LOC=blasthome)檢索DoCDPK1與其他物種的氨基酸序列,利用DNAMAN軟件進行序列比對。利用MEME(https://meme-suite.org/meme/)分析DoCDPK1蛋白及其同源家族序列保守結(jié)構(gòu)域。利用iTOL(https://itol.embl.de/itol.cgi)在線網(wǎng)站構(gòu)建系統(tǒng)進化樹。
1.7 DoCDPK1基因的亞細胞定位
設計含有Kpn Ⅰ和Xba Ⅰ酶切位點引物(表1),參照王金鑫等[32]的試驗方法,構(gòu)建瞬時表達載體(CaMV35S-GFP-DoCDPK1)。提取質(zhì)粒后,轉(zhuǎn)化農(nóng)桿菌感受態(tài)細胞(LBA 4404),制備侵染液并將其注射到本氏煙草葉片,2 d后通過激光共聚焦顯微鏡(C2-ER)觀察GFP熒光信號的表達情況。
1.8 DoCDPK1基因的表達量分析
為了分析不同品種不同發(fā)育時期的DoCDPK1基因表達水平,選取種植后6個不同時期的山藥塊莖;為了分析低溫脅迫對DoCDPK1基因量表達的影響,將DHCY山藥組培苗置于4 ℃條件下,在0、4、8、12、24和48 h進行葉片取樣;設置3次生物學重復。參照趙令敏等[33]的試驗方法,設計DoCDPK1基因的qRT-PCR引物(表1)。
1.9 統(tǒng)計分析
采用Microsoft Excel 2010進行試驗數(shù)據(jù)分析與制圖,采用SPSS 26.0統(tǒng)計分析軟件進行差異顯著性分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 基于山藥轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的DoCDPK1基因表達水平分析
筆者基于山藥轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù),對B1與DHCY山藥塊莖6個時期的DoCDPK1基因表達水平進行分析,結(jié)果表明,B1與DHCY的基因表達水平均在105 d時達到最高值;120 d時,B1中DoCDPK1基因表達水平最低,DHCY中DoCDPK1基因表達水平在135 d時最低(圖2)。
2.2 DoCDPK1基因的克隆
以山藥塊莖的cDNA為模板,利用DoCDPK1-ORF-F/R引物進行PCR擴增,獲得約2000 bp的特異性條帶(圖3),回收目的片段,連接轉(zhuǎn)化后送測序,經(jīng)比對分析,DoCDPK1基因片段大小為2023 bp,包含一個1566 bp的完整ORF,編碼521個氨基酸(圖4)。
2.3 DoCDPK1蛋白理化性質(zhì)分析
通過ExPASy-ProtScale在線網(wǎng)站分析,山藥DoCDPK1基因編碼蛋白的理論分子質(zhì)量為58.50 kD,分子式為C2583H4083N721O781S24,總原子數(shù)為8192,包含521個氨基酸殘基,帶負電殘基數(shù)為81,帶正電殘基數(shù)為69。DoCDPK1蛋白的理論等電點為5.77,不穩(wěn)定系數(shù)為40.44,屬于不穩(wěn)定蛋白,總平均疏水指數(shù)為-0.451,說明DoCDPK1為親水蛋白。DoCDPK1編碼的蛋白中谷氨酸(Glu)占比較大,達8.8%,色氨酸(Trp)的含量為0.7%,占比最小。通過TMHMM2.0在線網(wǎng)站對DoCDPK1蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)進行分析,該蛋白不具有跨膜結(jié)構(gòu)域。
利用在線網(wǎng)站SOPMA對DoCDPK1蛋白的二級結(jié)構(gòu)進行預測分析,DoCDPK1蛋白的二級結(jié)構(gòu)主要由α-螺旋(43.19%),無規(guī)則卷曲(38.58%),延伸鏈(9.60%),β-折疊(8.64%)構(gòu)成(圖5)。通過SWISS-MODEL在線預測DoCDPK1蛋白的三維結(jié)構(gòu)建模,匹配到最佳模型的蛋白序列一致性為85.13%。
2.4 DoCDPK1結(jié)構(gòu)域保守性分析
通過Blast檢索,將山藥DoCDPK1氨基酸序列與DcCDPK1幾內(nèi)亞薯蕷(Dioscorea cayenensis subsp.)、PdCDPK1海棗(Phoenix dactylifera)、QlCDPK1加州橡樹(Quercus lobata)、NnCDPK1荷花(Nelumbo nucifera)和AgCDPK3石菖蒲(Acorus gramineus)氨基酸序列采用DANMAN軟件進行序列多重比對分析,發(fā)現(xiàn)不同植物的CDPK具有較高的一致性,DoCDPK1氨基酸序列與幾內(nèi)亞薯蕷的一致性最高,達97.71%(圖6)。
為了進一步分析DoCDPK1蛋白的結(jié)構(gòu),利用MEME分析DoCDPK1及其同源家族序列保守結(jié)構(gòu)域,可以明顯看出,DoCDPK1及其同源家族序列蛋白共鑒定出12個保守基序。其中基序1為STKc_CAMK結(jié)構(gòu)域(Ser/Thr蛋白激酶區(qū)),是CDPK家族特有的保守結(jié)構(gòu)域(圖7)。
為了進一步分析山藥DoCDPK1與其他植物CDPK的進化層面關(guān)系,基于上述氨基酸序列多重比對基礎,利用MEGA5.0軟件對CnCDPK1椰子(Cocos nucifera)、MeCDPK1木薯(Manihot esculenta)、VaCDPK3山葡萄(Vitis amurensis)、CpCDPK1木瓜(Carica papaya)、CiCDPK1山核桃(Carya illinoinensis)、JrCDPK1核桃(Juglans regia)、QsCDPK1栓皮櫟(Quercus suber)和QrCDPK1夏櫟(Quercus robur)的蛋白序列,構(gòu)建系統(tǒng)進化樹。結(jié)果表明,山藥DoCDPK1與幾內(nèi)亞薯蕷DcCDPK1的親緣關(guān)系最近,其次為石菖蒲AgCDPK3(圖8)。
2.5 DoCDPK1的亞細胞定位
將含有CaMV35S-DoCDPK1-GFP融合載體的菌液注射到煙草葉片,以CaMV35S-GFP空載為對照,2 d后觀察DoCDPK1蛋白的定位情況,發(fā)現(xiàn)空載GFP的熒光信號相對均勻地分布在煙草細胞中,DoCDPK1蛋白的GFP熒光信號在細胞膜與細胞核中較強,表明DoCDPK1蛋白定位于細胞膜與細胞核(圖9)。
2.6 CDPK活性及DoCDPK1基因的表達量分析
DHCY的CDPK活性在種植后150 d達到最高值,B1的CDPK活性在135 d達到最高值;DHCY的CDPK活性在各個取樣期均高于B1,在90、105、120和150 d顯著高于B1(圖10-A)。利用qRT-PCR技術(shù)對2個品種6個不同發(fā)育時期DoCDPK1基因的表達量進行分析,在種植后90~135 d時,2個山藥品種中DoCDPK1基因的表達量不存在顯著差異,在135 d時,B1中DoCDPK1基因的表達量達到最高值;而DHCY中DoCDPK1基因的表達量在150 d時達到最高值,且顯著高于B1,在165 d時2個山藥品種中DoCDPK1基因的表達量無顯著差異(圖10-B)。
2.7 低溫脅迫處理下CDPK活性及DoCDPK1基因的表達量分析
經(jīng)4 ℃低溫脅迫后,各個時間處理下葉片中的CDPK活性均低于對照組(0 h)。處理4 h后,CDPK活性顯著下降,處理8 h后,CDPK活性顯著升高,并達到最高值,基本接近未處理時的水平;處理12、24及48 h后的CDPK活性逐漸下降(圖11-A)。筆者利用qRT-PCR技術(shù)檢測DHCY山藥組培苗中DoCDPK1基因在低溫處理后的表達量變化。分析結(jié)果表明,各個時間處理下葉片中DoCDPK1基因的表達量均顯著高于對照組(0 h),隨著處理時間的延長,葉片中DoCDPK1基因的表達量呈先升高后降低的變化趨勢,在處理8 h后,表達量最高,顯著高于其他處理時間(圖11-B)。
3 討論與結(jié)論
鈣依賴性蛋白激酶是一類特殊的鈣信號感受器,是絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。經(jīng)過多年的深入研究,許多植物的CDPK基因已被鑒定。筆者在山藥DHCY塊莖中分離鑒定了DoCDPK1基因,該基因編碼521個氨基酸。分析基本理化性質(zhì)和蛋白序列,發(fā)現(xiàn)山藥DoCDPK1為親水蛋白,具有CDPK家族特有的STKc_CAMK保守結(jié)構(gòu)域(Ser/Thr蛋白激酶區(qū)),這與報道的青花菜和鐵皮石斛等植物的序列結(jié)構(gòu)特征一致[34-35]。本研究中DoCDPK1蛋白定位于細胞核與細胞膜,推測其主要在細胞核與細胞膜中發(fā)揮作用。雷蕾等[36]在茶樹中克隆CsCDPK17基因,表明CsCDPK17融合蛋白是雙定位蛋白,定位于細胞核與細胞質(zhì)膜中。李寧等[37]在潘那利番茄中克隆SpCDPK4基因,表明SpCDPK4融合蛋白定位于細胞膜中。
CDPK基因參與植物的生長發(fā)育,且在各種器官中均有表達。本研究中DHCY的CDPK活性在各個取樣期均高于B1,且在90、105、120和150 d時顯著高于B1,表明DHCY山藥中的CDPK活性更高。DoCDPK1基因在2個品種6個不同發(fā)育時期的表達量均存在差異,在90~135 d時,2個山藥品種中DoCDPK1基因的表達量不存在顯著差異,在135 d時,B1中DoCDPK1基因的表達量達到最高值;而DHCY中DoCDPK1基因的表達量在150 d時達到最高值,且顯著高于B1,在165 d時,2個山藥品種中DoCDPK1基因的表達量無顯著差異。2個山藥品種中DoCDPK1基因的表達量在塊莖發(fā)育前期無顯著差異,在塊莖發(fā)育后期則存在顯著差異,并在高產(chǎn)山藥DHCY中的表達量顯著高于細長形山藥B1,表明該基因可能參與調(diào)控山藥塊莖膨大后期的生長發(fā)育。王丹丹等[38]從朝鮮淫羊霍中克隆了EkCDPK基因,其在根、莖和葉中均有表達。劉玉玲等[39]在天山雪蓮的根、莖、葉、幼葉、幼莖及種子中,發(fā)現(xiàn)SikCDPK1基因均有表達。Raíces Marcela等[40]的研究結(jié)果表明,馬鈴薯StCDPK1和StCDPK3基因均可以在匍匐莖中表達,與塊莖早期的發(fā)育及膨大有關(guān)。
在植物細胞中,CDPK參與調(diào)控多種生物和非生物脅迫過程(如低溫、干旱、鹽脅迫、病蟲害等)。本研究結(jié)果表明,在低溫脅迫處理4 h后,葉片中CDPK活性顯著降低,DoCDPK1基因的表達量顯著升高;在處理8 h后,CDPK活性與DoCDPK1基因的表達量顯著升高并達到最高值;隨著處理時間的延長,活性與表達量均逐漸降低;且在各處理時間點CDPK活性均低于對照組(0 h),而DoCDPK1基因的表達量均顯著高于對照組(0 h),表明低溫脅迫會降低CDPK活性,誘導DoCDPK1基因的上調(diào)表達,且表達水平在不同時間處理下存在差異,推測DoCDPK1基因在山藥中可以響應低溫脅迫,而該基因啟動子區(qū)是否存在低溫相關(guān)的調(diào)控元件還需進一步研究。在玉米中,低溫脅迫誘導ZmCPK1基因表達上調(diào),該基因也是冷脅迫途徑中的負調(diào)控因子[41]。馬鈴薯StCDPK基因的表達量在4 ℃處理12 h時出現(xiàn)峰值[42]。OsCPK27基因是水稻低溫脅迫的負調(diào)控因子,4 ℃處理水稻12 h后,OsCPK27基因的轉(zhuǎn)錄本會被誘導表達[43]。
綜上所述,筆者克隆了山藥DoCDPK1基因,包含一個1566 bp的完整ORF,編碼521個氨基酸。DoCDPK1蛋白定位于細胞膜與細胞核。通過qRT-PCR分析的結(jié)果表明,DHCY山藥中的CDPK活性更高,DoCDPK1基因可能參與調(diào)控山藥塊莖膨大后期的生長發(fā)育。經(jīng)4 ℃低溫脅迫后,CDPK活性降低,DoCDPK1基因的表達量上調(diào),且表達水平在不同時間處理下存在差異,推測該基因受低溫脅迫誘導,在山藥抗寒過程中發(fā)揮重要作用。
參考文獻
[1] 景嫻,江海,杜歡歡,等.我國山藥研究進展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2016,44(15):114-117.
[2] 劉曉梅.山藥的藥理研究及臨床新用[J].光明中醫(yī),2010,25(6):1087-1088.
[3] 王耀琴,劉建平,高鈺鋒,等.6-BA對山藥增產(chǎn)效應的研究[J].農(nóng)業(yè)科技通訊,2020(12):120-123.
[4] 趙令敏,邵盈,張艷芳,等.山藥塊莖膨大期淀粉合成關(guān)鍵酶活性及調(diào)控基因的表達分析[J].河南農(nóng)業(yè)大學學報,2019,53(6):847-854.
[5] 朱燕麗,鄭海英,杜冰,等.山藥多糖的高得率擠壓提取及性能研究[J].包裝工程,2023,44(21):176-186.
[6] 劉麗杰,王璐瑤,孫玉婷,等.東北不同地區(qū)細毛長山藥品質(zhì)分析及藥理活性成分比較[J].云南農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學),2021,36(2):308-313.
[7] 單桂云.山藥生產(chǎn)中應引以為戒的問題[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè),2017(10):42-43.
[8] 湯宇晨.干旱脅迫下唐古特白刺對外源Ca2+的生理響應及NtCDPK1、NtCIPK5的克隆與功能分析[D].呼和浩特:內(nèi)蒙古大學,2019.
[9] PEROCHON A,ALDON D,GALAUD J P,et al.Calmodulin and calmodulin-like proteins in plant calcium signaling[J].Biochimie,2011,93(12):2048-2053.
[10] 武志剛,武舒佳,王迎春,等.植物中鈣依賴蛋白激酶(CDPK)的研究進展[J].草業(yè)學報,2018,27(1):204-214.
[11] 劉小龍,李霞,錢寶云,等.植物體內(nèi)鈣信號及其在調(diào)節(jié)干旱脅迫中的作用[J].西北植物學報,2014,34(9):1927-1936.
[12] 李亞男,張豪杰,梁夢靜,等.雨生紅球藻鈣依賴蛋白激酶(CDPK)家族鑒定與表達分析[J].生物技術(shù)通報,2024,40(2):300-312.
[13] 張潔,程凱,王迎春.長葉紅砂鈣依賴蛋白激酶RtCDPK16的非生物脅迫應答分析[J].草業(yè)學報,2023,32(2):97-109.
[14] 劉晨,魏雅婷,于月華,等.大豆Glyma.05G222700.2基因生物信息學與逆境表達分析[J].大豆科學,2020,39(4):543-548.
[15] 張潔.珍稀泌鹽植物長葉紅砂RtCML42和RtCDPK16的克隆與功能分析[D].呼和浩特:內(nèi)蒙古大學,2020.
[16] HUBBARD K E,SIEGEL R S,VALERIO G,et al.Abscisic acid and CO2 signalling via calcium sensitivity priming in guard cells,new CDPK mutant phenotypes and a method for improved resolution of stomatal stimulus-response analyses [J].Annals of Botany,2012,109(1):5-17.
[17] HRABAK E M,CHAN C W M,GRIBSKOV M,et al.The Arabidopsis CDPK-SnRK superfamily of protein kinases[J].Plant Physiology,2003,132(2):666-680.
[18] KONG X P,LV W,JIANG S S,et al.Genome-wide identification and expression analysis of calcium-dependent protein kinase in maize [J].BMC Genomics,2013,14(1):433.
[19] ASANO T,TANAKA N,YANG G X,et al.Genome-wide identification of the rice calcium-dependent protein kinase and its closely related kinase gene families:Comprehensive analysis of the CDPKs gene family in rice[J].Plant and Cell Physiology,2005,46(2):356-366.
[20] RAY S,AGARWAL P,ARORA R,et al.Expression analysis of calcium-dependent protein kinase gene family during reproductive development and abiotic stress condi tions in rice (Oryza sativa L. ssp. indica) [J].Molecular Genetics and Genomics,2007,278(5):493-505.
[21] 盛況,高燕會,斯金平,等.鐵皮石斛DoCDPK6基因及啟動子的克隆與表達分析[J].農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學報,2017,25(4):588-598.
[22] CAO Z M,HE Q H,WANG P W,et al.Functional characteristics of a calcium-dependent protein kinase (MaCDPK1) enduring stress tolerance from Morus atropurpurea Roxb.[J].Plant Cell Tissue and Organ Culture,2020,141(1):131-143.
[23] HU Z J,LV X Z,XIA X J,et al.Genome-wide identification and expression analysis of calcium-dependent protein kinase in tomato[J].Frontiers in Plant Science,2016,7:469.
[24] GAO Y L,ZHANG Y F,JI X,et al.Identification of Dioscorea opposite Thunb. CDPK gene family reveals that DoCDPK20 is related to heat resistance[J].PeerJ,2023,11:e16110.
[25] WANG H B,GONG J J,SU X G,et al.MaCDPK7,a calcium-dependent protein kinase gene from banana is involved in fruit ripening and temperature stress responses[J].Journal of Horticultural Science and Biotechnology,2017,92(3):240-250.
[26] 閆子飛,黎夢娟,馬波,等.‘西伯利亞’百合鈣依賴型蛋白激酶基因的克隆及表達分析[J].分子植物育種,2019,17(13):4178-4184.
[27] SHU B,JUE D W,ZHANG F,et al.Genome-wide identification and expression analysis of the citrus calcium-dependent protein kinase (CDPK) genes in response to arbuscular mycorrhizal fungi colonization and drought[J].Biotechnology amp; Biotechnological Equipment,2020,34(1):1304-1314.
[28] 林榕燕,鐘淮欽,陳藝荃,等.秋石斛鈣依賴蛋白激酶基因的克隆及表達分析[J].西北植物學報,2022,42(11):1818-1826.
[29] 張宇萍,楊少玉,胡秀麗,等.高溫脅迫下玉米鈣依賴蛋白激酶基因的表達及功能[J].河南農(nóng)業(yè)大學學報,2021,55(2):227-233.
[30] 索寧寧,張艷芳,高圓麗,等.山藥塊莖膨大期淀粉積累及淀粉合成相關(guān)基因表達分析[J].中國瓜菜,2023,36(3):69-76.
[31] 葛明然,張艷芳,邢麗南,等.山藥(Dioscorea opposita Thunb.)赤霉素合成酶基因DoGA20ox1的克隆及功能研究[J].西北農(nóng)業(yè)學報,2023,32(6):919-928.
[32] 王金鑫,季祥,高圓麗,等.CDPK20基因表達及其對山藥塊莖膨大調(diào)控作用研究[J].西北植物學報,2021,41(2):189-196.
[33] 趙令敏,張艷芳,邢麗南,等.山藥異淀粉酶基因克隆及其在淀粉代謝中的作用[J].西北植物學報,2022,42(11):1827-1834.
[34] 鄔菲帆,王佳怡,戴晨宇,等.青花菜鈣依賴蛋白激酶基因BoCDPK1的克隆與表達[J].浙江農(nóng)業(yè)學報,2020,32(4):624-631.
[35] 盛況,高燕會,斯金平,等.鐵皮石斛DoCDPK基因的克隆與表達分析[J].園藝學報,2016,43(12):2412-2422.
[36] 雷蕾,王璐,姚麗娜,等.茶樹鈣依賴性蛋白激酶基因CsCDPK17的鑒定及表達分析[J].茶葉科學,2019,39(3):267-279.
[37] 李寧,王娟,王柏柯,等.潘那利番茄SpCDPK4基因的克隆、原核表達及表達模式分析[J].植物生理學報,2021,57(3):672-680.
[38] 王丹丹,鮑佳樂,張雨婷.朝鮮淫羊藿EkCDPK基因的克隆及表達分析[J].西北植物學報,2020,40(6):918-926.
[39] 劉玉玲,朱新霞,呂新華,等.雪蓮SikCDPK1基因的表達特征和蛋白激酶活性分析[J].草業(yè)學報,2023,32(9):213-221.
[40] RAICES M,GARGANTINI P R,CHINCHILLA D,et al.Regulation of CDPK isoforms during tuber development[J].Plant Molecular Biology,2003,52(5):1011-1024.
[41] YUAN P G,YANG T B,POOVAIAH B W.Calcium signaling-mediated plant response to cold stress[J].International Journal of Molecular Sciences,2019,19(12):3896.
[42] 田再民,趙益,紀藝紅,等.馬鈴薯CDPK基因的克隆及生物信息學分析[J].分子植物育種,2022,20(5):1435-1442.
[43] Lü X Z,LI H Z,CHEN X X,et al.The role of calcium-dependent protein kinase in hydrogen peroxide,nitric oxide and ABA-dependent cold acclimation[J].Journal of Experimental Botany,2018,69(16):4127-4139.
收稿日期:2024-03-13;修回日期:2024-04-30
基金項目:國家自然科學基金項目(32260759);內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學基金項目(2022MS03052)
作者簡介:高晶晶,女,在讀碩士研究生,研究方向為蔬菜遺傳育種與生物技術(shù)。E-mail:1981324930@qq.com
通信作者:霍秀文,女,教授,研究方向為蔬菜種質(zhì)資源與育種。E-mail:huoxiuwen@imau.edu.cn