Page 115 - 《广西植物》2022年第6期

ᤃ 期 王海波等᧥ऊାᓂ᥋ऊ᧧۪᣽ 信号系统参与小桐子抗冷性形成的生物信息学分析
图 ጢজ 小桐子 ࣷଧᒦ 与 ࣷᧇۗᣞ 家族
基因的器官差异表达分析
èᔽ੫঎ ጢজ ᧕ᔽ஦஦ᔀʢᔀႿᡷᔽᑕ᤟ ᔀ଴ᡱʢᔀ༁༁ᔽᆍႿ ᑕႿᑕ᤟ᢃ༁ᔽ༁ ᆍ஦ ȣᐹᡙʗᅳᡓ၊ᐹ ዞࣩʗዞᐹ໧ 族表达ᖔ进而实现渗透平衡ᖔ以达到抗旱的目的
ࣷଧᒦ ᑕႿʛ ࣷᧇۗᣞ ੫ᔀႿᔀ ஦ᑕቝᔽ᤟ᔽᔀ༁ ᔽႿ ʛᔽ஦஦ᔀʢᔀႿᡷ ᆍʢ੫ᑕႿ༁
԰ԡԡँɯᤥ 当 ऊ᧧۪᣽ 蛋白 的 è᧧୩ᓂ ᣰ શዶè 结构域结合
ऊାᓂ 后ᖔ导致 ऊ᧧۪᣽ 激酶结构域中激活环保守氨基
酸磷酸化而被激活ྉ ۼᔀᔽႿ᤟ ᪲ ᣽ࣼʛ᤟ᑕᖔ ԰ԡԡँɯᤥ 本研
究中小桐子 ऊ᧧۪᣽ 蛋白激活环都位于保守的᥋᧕è᥈᥋
与᥋ዶ۪ጶ᥋之间ᖔ且都鉴定到三个保守磷酸化的 ୩ᔀʢ
ྉ୩ɯܦఋၤʢྉఋɯ及 ఋᢃʢྉɟɯ残基作为激活位点ᤥ
从低等到高等植物ᖔऊାᓂ᥋ऊ᧧۪᣽ 信号系统进化
与植物的环境适应性如生物与非生物胁迫是协同
的ྉ ۼᔀᔽႿ᤟ ᪲ ᣽ࣼʛ᤟ᑕᖔ ԰ԡԡँɯᤥ 小桐子起源热带ᖔ具
备较强的抗旱ܦ抗盐能力ᖔ但对低温环境耐受力有
限ᤥऊାᓂ᥋ऊ᧧۪᣽ 信号系统的研究始于拟南芥高盐
超敏感 ୩ᨃ୩ 途径ྉ༁ᑕ᤟ᡷ ᆍ׹ᔀʢ᤟ᢃ ༁ᔀႿ༁ᔽᡷᔽ׹ᔀɯᖔ当拟南芥遭
受高 盐胁迫时ᖔ ዶᡷऊାᓂ࿗ ྉ ୩ᨃ୩ሕ ɯܦ ዶᡷऊାᓂϟԡ 结合
ϟ ԡ ԡ ጢ
图 ᤃজ 小桐子 ࣷଧᒦ 与 ࣷᧇۗᣞ 家族基因的
低温处理表达分析
èᔽ੫঎ ᤃজ ጶ଴ᡱʢᔀ༁༁ᔽᆍႿ ᑕႿᑕ᤟ᢃ༁ᔽ༁ ᆍ஦ ȣᐹᡙʗᅳᡓ၊ᐹ ዞࣩʗዞᐹ໧ ࣷଧᒦ
ᑕႿʛ ࣷᧇۗᣞ ੫ᔀႿᔀ ஦ᑕቝᔽ᤟ᔽᔀ༁ ࣼႿʛᔀʢ ዹၤᔽ᤟᤟ᔽႿ੫ ༁ᡷʢᔀ༁༁
ऊᑕ ᖔ再与 ዶᡷऊ᧧۪᣽԰࿗ ྉ ୩ᨃ୩԰ɯ 结合形成蛋白复合
԰շ
体ᖔ通过 ዶᡷऊାᓂ࿗ ᣰ ϟԡ᥋ዶᡷऊ᧧۪᣽԰࿗ 途径调控细胞膜与
液泡膜上 શᑕ ͱ᣽ 逆转运蛋白ྉ୩ᨃ୩ϟɯᖔ将过量的
շ
շ
શᑕ 泵动至胞外或区隔化至液泡中ᖔ从而抵抗或减
շ
轻高 盐胁迫的伤害 ྉ Իၤࣼᖔ ԰ԡԡ԰ଫ ͐ࣼᑕႿ ᔀᡷ ᑕ᤟঎ᖔ
԰ԡԡᎮɯᖔ根据拟南芥同源蛋白比较ᖔ小桐子对应的
୩ᨃ୩ 级联 途 径 为 Ȯዹऊାᓂ࿗ ᣰ ጢ ᣰ Ꭾ᥋Ȯዹऊ᧧۪᣽ϟ԰ᤥ 基于同
样的方法ᖔ本研究还鉴定到小桐子抗旱信号途径
Ȯዹऊାᓂሕ᥋Ȯዹऊ᧧۪᣽ϟጢᖔ而对应拟南芥通过 ዶᡷऊାᓂϟ ᣰ ँ᥋
ዶᡷऊ᧧۪᣽ϟ 信号途径进行感知ᖔ并促进 ࣷଧÞ 基因家
ྉ᧕ᑕႿ੫ᔀ᤟ᆍ ᔀᡷ ᑕ᤟঎ᖔ ԰ԡԡᤃɯᤥ 作为低温敏感植物ᖔ小桐
子在低温环境下ᖔ同样会启动 ऊାᓂ᥋ऊ᧧۪᣽ 信号系
统ᖔ并传递至下游抗冷相关转录因子或关键限速
蛋白的基因ᤥ 本研究中ᖔ通过小桐子 ϟ԰ ๼ऊ 低温处
理转录组数据ᖔ也鉴定到与小桐子抗冷性密切相
关的 ȣዞࣷᧇۗᣞϟ࿗ 与 ȣዞࣷᧇۗᣞϟऐᖔ成为后续克隆与抗冷
性功能鉴定的重要候选基因ᤥ 文献报道ᖔ低温胁
迫下ᖔ拟南芥通过 ዶᡷऊାᓂϟ᥋ዶᡷऊ᧧۪᣽ሕ 感知将信号传
递至下游抗冷性相关转录因子如 ኏᧕԰ँዶ ྉ ᣽ᔽቝ ᔀᡷ
ᑕ᤟঎ᖔ ԰ԡԡሕɯᖔ而水稻和玉米分别 通 过 ᨃ༁ऊ᧧۪᣽ሕ 与
Իቝऊ᧧۪᣽ሕ 作用于渗透相关基因ᖔ通过提高转基因
株系的脯氨酸和可溶性糖含量ᖔ进而提高其抗冷
性ྉᣮᔽᆍႿ੫ ᔀᡷ ᑕ᤟঎ᖔ ԰ԡԡᎮଫ 边鸣镝等ᖔ ԰ԡԡऐɯᖔ说明以
上转录因子与代谢途径是验证小桐子 ऊାᓂ᥋ऊ᧧۪᣽
低温信号途径下游作用机制的主要研究方向ᤥ