梨果黑斑病菌AaCaMK基因克隆、生物信息学分析及其在侵染结构分化中的表达分析

作者：蒋倩倩; 毛仁燕; 李永才^*; 毕阳; 刘勇翔; 黄怡; 张苗; 王调兰

来源：微生物学通报, 2021, 48(12): 4664-4676.

DOI：10.13344/j.microbiol.china.210336

• 互隔交链孢
• 钙/钙调素依赖型蛋白激酶(CaMK)
• 生物信息学分析
• 侵染结构分化

【背景】钙/钙调素依赖型蛋白激酶(Calcium/Calmodulin-Dependent Protein Kinase,CaMK)是真核生物细胞钙信号途径中钙调素下游的一类重要靶蛋白,对病原物生长、胁迫响应及致病性等具有重要的调控作用。【目的】对梨果黑斑病菌互隔交链孢(Alternaria alternata) AaCaMK基因进行克隆、生物信息学分析,并对其在侵染结构分化过程中的基因表达情况进行分析,为进一步研究梨果黑斑病菌钙离子信号途径中AaCaMK对A.alternata侵染结构分化调控的分子机制提供一定的理论依据。【方法】采用同源克隆法从A.alternata JT-03中克隆得到3个AaCaMK基因;通过TMHMM、Prot Scale、SOPMA等软件对AaCaMK基因进行生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR (RT-q PCR)技术分析AaCaMK在梨果黑斑病菌侵染结构分化过程中的表达情况。【结果】克隆得到片段分别为1 212、1 200、2 349 bp的AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3基因;生物信息学分析表明,AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3均含有典型的蛋白激酶超家族催化结构域(PKCLike Superfamily),并且AaCaMK1和AaCaMK2共同含有Ca MK类丝/苏氨酸蛋白激酶催化结构域(STKcCa MK),AaCaMK3含有LKB1/Ca MKK类丝/苏氨酸蛋白激酶催化结构域(STKcLKB1Ca MKK);同源性分析表明,AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3分别与玉米大斑病菌CAK1、CAK2和CAK3的相似性高达94.32%、97.49%和86.57%;RT-qPCR分析表明,AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3在疏水及果蜡诱导A.alternata侵染结构分化过程中均显著上调表达(P<0.05),而且果蜡诱导作用更显著。其中AaCaMK1和AaCaMK2在附着胞形成时期(6 h)表达量为对照的1.51倍和3.05倍,而AaCaMK3在侵染菌丝形成阶段(8 h)表达量最高,为对照的2.86倍,并且在果蜡诱导下,这3个基因在芽管伸长阶段(4 h)的上调表达量显著高于疏水界面。【结论】钙信号中AaCaMK基因在疏水及果蜡诱导A.alternata侵染结构分化过程中发挥重要的调控作用。

• 单位
  甘肃农业大学