西瓜MAPK和MAPKK家族基因的鑒定、表達模式和功能分析.pdf

1、植物在整個生命過程中，不斷遭受外界環(huán)境的各種脅迫。逆境脅迫嚴重影響了植物的生長發(fā)育，為了應對這些脅迫，植物進化出了一套精細調(diào)控的信號傳導網(wǎng)絡。促分裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinases，MAPK)級聯(lián)途徑在真核生物中十分保守，它是一種十分重要的信號傳導系統(tǒng)。MAPK級聯(lián)途徑包括三個級別的功能蛋白激酶，分別是MAPKKK、MAPKK和MAPK。MAPK級聯(lián)通過將胞外信號逐級放大并傳遞至細胞內(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，在我國大多數(shù)地區(qū)均有種植。相比擬南芥和水稻，有關西瓜中MAPK、MAPKK的報道十分有限，相關的研究還不夠深入。
　　運用生物信息學方法，利用已經(jīng)公開的西瓜基因組數(shù)據(jù)庫，本研究鑒定了西瓜中15個MAPK基因（ClMPKs）和6個MAPKK基因（ClMKKs），并對它們進行了命名、分類、系統(tǒng)進化樹構建、蛋白序列比對、保守結構域分析、染色體定位、表達模式分析

3、、蛋白互作分析及抗病功能研究。主要研究結果如下:(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MAPK和6個MAPKK基因。蛋白序列比對、保守基序和系統(tǒng)進化樹分析結果表明，西瓜中MAPK、MAPKK成員也可以分為A、B、C、D四個亞組。染色體定位分析顯示，ClMPKs和ClMKKs的21個基因分布在西瓜的10條染色體上。從進化角度看，有些西瓜MAPK和MAPKK基因涉及到串聯(lián)復制，部分則產(chǎn)生

4、于染色體片段復制事件。
　　(2)通過qRT-PCR技術分析了西瓜中21個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等激素誘導和西瓜枯萎菌侵染時的表達模式，結果表明:ClMPKI9、ClMPK7、ClMKK6在組織特異性表達中差異極顯著;干旱處理后，ClMPK4-2、ClMPK7的表達量明顯高于其他基因;鹽處理后，只有ClMPK7響應脅迫，其他基因的表達量無明

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

6、這說明了ClMPK7很有可能同時參與了多條不同的信號轉導途徑，并在其中扮演關鍵角色。
　　(3)采用酵母雙雜交技術分析西瓜中8個MAPK基因和5個MAPKK基因的蛋白互作情況，結果表明: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也可以同時與ClMPK4-1、C1MPK4-2、ClMPK13互作。一個MAPK蛋白可以同不止一個MAPKK蛋白互作，而一個MAPK

7、K蛋白也可以和多個MAPK蛋白互作，從而我們推測西瓜中MAPK與MAPKK之間存在著一種復雜的交叉相互作用，這進一步揭示了MAPK級聯(lián)途徑在信號轉導中的多樣性。
　　(4)利用農(nóng)桿菌介導的瞬間表達技術，我們將西瓜中14個MAPK、MAPKK基因在本氏煙中瞬時表達后接種灰霉菌，用于檢測基因的抗病功能。結果表明，ClMPK7瞬時表達后可以誘導防衛(wèi)基因的表達和活性氧的積累，從而減輕灰霉菌對本氏煙的侵害。另外，ClMPK7還可以誘導過敏性