玉米鈣依賴蛋白激酶基因ZmCPK4的分離及功能分析.pdf

1、CDPK是存在于植物及原生動(dòng)物中的一種Ser/Thr蛋白激酶，在Ca2+介導(dǎo)的信號途徑中起重要作用。CDPK參與多種重要的生理生化過程，包括生長發(fā)育、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、激素響應(yīng)、細(xì)胞骨架重組、植物逆境信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及防御反應(yīng)等。ABA作為五大類傳統(tǒng)的植物激素之一，在植物逆境脅迫中發(fā)揮重要作用。前人的研究表明，CDPK廣泛參與ABA信號途徑。但關(guān)于ABA信號中特異的CDPK基因的研究仍然很有限。近年，對CDPK功能的研究主要涉及其在抗病防御反應(yīng)中的作用

2、，越來越多的研究證實(shí)CDPK參與信號物質(zhì)介導(dǎo)的抗病反應(yīng)。本論文初步探究了ZmCPK4基因的序列特征、表達(dá)模式，以及過表達(dá)ZmCPK4的轉(zhuǎn)基因擬南芥和煙草的抗逆生理功能。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)從玉米葉片中分離得到鈣依賴蛋白激酶ZmCPK4基因，開放閱讀框編碼一個(gè)554個(gè)氨基酸的蛋白，預(yù)測的蛋白分子量為61.2kDa。通過蛋白序列比對發(fā)現(xiàn)，該蛋白具有CDPK所共有的保守的4個(gè)功能區(qū)。進(jìn)化樹分析表明，ZmCPK4屬于第Ⅰ亞族。<

3、br>　　(2) pBI121-ZmCPK4-GFP質(zhì)粒瞬時(shí)轉(zhuǎn)化洋蔥表皮細(xì)胞，證實(shí)ZmCPK4主要存在于細(xì)胞膜與核膜位置。通過觀察穩(wěn)定表達(dá)ZmCPK4-GFP融合蛋白的轉(zhuǎn)基因擬南芥根尖，表明ZmCPK4主要定位于細(xì)胞膜。
　　(3) QRT-PCR分析結(jié)果表明，ZmCPK4在玉米的主根、果皮、節(jié)間、成熟葉、須、莖、幼葉、胚乳、胚、穗等器官/組織中均有表達(dá)，在幼葉和胚中的表達(dá)量最高，而在莖和胚乳中的表達(dá)量最少。ZmCPK4的表達(dá)受4

4、℃、H2O2、NaCl、ABA、PEG、SA、MeJA和ETH的誘導(dǎo)。
　　(4)過表達(dá)ZmCPK4提高了轉(zhuǎn)基因擬南芥在種子萌發(fā)和幼苗生長階段對ABA的敏感性，增強(qiáng)了植物對ABA介導(dǎo)的氣孔關(guān)閉和抑制氣孔開放作用，影響一系列ABA響應(yīng)基因表達(dá)。另外，ABA處理，提高了轉(zhuǎn)基因擬南芥游離脯氨酸的含量。
　　(5)在干旱脅迫下，過表達(dá)ZmCPK4的轉(zhuǎn)基因擬南芥失水較少，生長狀況良好，抗旱能力增強(qiáng)。
　　(6)在氧化脅迫下，過表