西瓜MAPK和MAPKK家族基因的鑒定、表達(dá)模式和功能分析.pdf

1、植物在整個(gè)生命過程中，不斷遭受外界環(huán)境的各種脅迫。逆境脅迫嚴(yán)重影響了植物的生長(zhǎng)發(fā)育，為了應(yīng)對(duì)這些脅迫，植物進(jìn)化出了一套精細(xì)調(diào)控的信號(hào)傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。促分裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinases，MAPK)級(jí)聯(lián)途徑在真核生物中十分保守，它是一種十分重要的信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)。MAPK級(jí)聯(lián)途徑包括三個(gè)級(jí)別的功能蛋白激酶，分別是MAPKKK、MAPKK和MAPK。MAPK級(jí)聯(lián)通過將胞外信號(hào)逐級(jí)放大并傳遞至細(xì)胞內(nèi)，

2、在調(diào)控植物的許多生理生化過程中起重要作用。西瓜是一種雙子葉開花植物，耐旱喜溫，在我國(guó)大多數(shù)地區(qū)均有種植。相比擬南芥和水稻，有關(guān)西瓜中MAPK、MAPKK的報(bào)道十分有限，相關(guān)的研究還不夠深入。
　　運(yùn)用生物信息學(xué)方法，利用已經(jīng)公開的西瓜基因組數(shù)據(jù)庫(kù)，本研究鑒定了西瓜中15個(gè)MAPK基因（ClMPKs）和6個(gè)MAPKK基因（ClMKKs），并對(duì)它們進(jìn)行了命名、分類、系統(tǒng)進(jìn)化樹構(gòu)建、蛋白序列比對(duì)、保守結(jié)構(gòu)域分析、染色體定位、表達(dá)模式分析

3、、蛋白互作分析及抗病功能研究。主要研究結(jié)果如下:(1)利用擬南芥中MAPK、MAPKK家族成員蛋白序列的同源搜索，在西瓜基因組中鑒定到15個(gè)MAPK和6個(gè)MAPKK基因。蛋白序列比對(duì)、保守基序和系統(tǒng)進(jìn)化樹分析結(jié)果表明，西瓜中MAPK、MAPKK成員也可以分為A、B、C、D四個(gè)亞組。染色體定位分析顯示，ClMPKs和ClMKKs的21個(gè)基因分布在西瓜的10條染色體上。從進(jìn)化角度看，有些西瓜MAPK和MAPKK基因涉及到串聯(lián)復(fù)制，部分則產(chǎn)生

4、于染色體片段復(fù)制事件。
　　(2)通過qRT-PCR技術(shù)分析了西瓜中21個(gè)MAPK、MAPKK基因在根、莖、葉等不同組織器官，干旱、高鹽、低溫、高溫等非生物脅迫，ABA、SA、JA、ACC等激素誘導(dǎo)和西瓜枯萎菌侵染時(shí)的表達(dá)模式，結(jié)果表明:ClMPKI9、ClMPK7、ClMKK6在組織特異性表達(dá)中差異極顯著;干旱處理后，ClMPK4-2、ClMPK7的表達(dá)量明顯高于其他基因;鹽處理后，只有ClMPK7響應(yīng)脅迫，其他基因的表達(dá)量無(wú)明

5、顯變化;低溫處理后，ClMPK7、ClMPK9-1、ClMPK9-2、ClMPK9-4下調(diào)表達(dá)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他基因;高溫處理后，ClMPK7、ClMPK20-1、ClMPK9-4上調(diào)表達(dá)量較其他基因高;在西瓜枯萎茵侵染后第9d時(shí)，ClMPK3、ClMPK7、ClMKK5的表達(dá)量分別為對(duì)照的9倍、13倍和6倍。ClMPK7在各種處理中的表達(dá)量均顯著高于其他基因，同時(shí)，該基因在干旱脅迫、高溫脅迫、ABA誘導(dǎo)時(shí)高度上調(diào)，而在低溫脅迫時(shí)高度下調(diào)，

6、這說明了ClMPK7很有可能同時(shí)參與了多條不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，并在其中扮演關(guān)鍵角色。
　　(3)采用酵母雙雜交技術(shù)分析西瓜中8個(gè)MAPK基因和5個(gè)MAPKK基因的蛋白互作情況，結(jié)果表明:C1MPK4-1不僅可以和C1MKK2-1發(fā)生互作，還能與C1MKK6、C1MKK9發(fā)生互作;此外，C1MKK2-1也可以同時(shí)與ClMPK4-1、C1MPK4-2、ClMPK13互作。一個(gè)MAPK蛋白可以同不止一個(gè)MAPKK蛋白互作，而一個(gè)MAPK

7、K蛋白也可以和多個(gè)MAPK蛋白互作，從而我們推測(cè)西瓜中MAPK與MAPKK之間存在著一種復(fù)雜的交叉相互作用，這進(jìn)一步揭示了MAPK級(jí)聯(lián)途徑在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的多樣性。
　　(4)利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的瞬間表達(dá)技術(shù)，我們將西瓜中14個(gè)MAPK、MAPKK基因在本氏煙中瞬時(shí)表達(dá)后接種灰霉菌，用于檢測(cè)基因的抗病功能。結(jié)果表明，ClMPK7瞬時(shí)表達(dá)后可以誘導(dǎo)防衛(wèi)基因的表達(dá)和活性氧的積累，從而減輕灰霉菌對(duì)本氏煙的侵害。另外，ClMPK7還可以誘導(dǎo)過敏性