荔枝CDPK基因家族鉴定及其在霜疫病胁迫下的表达分析

作者：刘海伦; 严倩; 姜永华; 史发超; 陈洁珍; 蔡长河; 欧良喜

来源：果树学报, 2023, 40(03): 442-456.

DOI：10.13925/j.cnki.gsxb.20220307

• 荔枝
• 钙依赖蛋白激酶(CDPK)
• 荔枝霜疫病
• 表达分析

【目的】鉴定荔枝（Litchi chinensis Sonn.）钙依赖蛋白激酶（CDPK）基因家族，并分析其在不同组织和荔枝霜疫病胁迫下的表达模式。【方法】基于荔枝基因组数据，利用生物信息学方法鉴定CDPK家族基因，并对其序列特征、基因结构、启动子顺式作用元件、染色体定位和进化关系等进行分析。依赖276份荔枝种质材料，筛选高抗霜疫病的优良荔枝品种。另外，通过RNA-Seq和qRT-PCR方法检测高抗病荔枝品种中LcCDPK基因家族成员在荔枝霜疫病胁迫处理下的表达模式。【结果】从276份荔枝自然群体材料中鉴定到荔枝高抗霜疫病品种裕荣1号（YR1）。从荔枝基因组中共鉴定出19个LcCDPK基因家族成员，分布于11条染色体上。根据保守结构域和系统发育分析将其分为4个亚家族。基因结构分析表明，LcCDPKs外显子数量为7～19。蛋白结构分析发现，所有LcCDPK蛋白均具有1～4个EF-hand结构域。顺式作用元件分析表明，LcCDPKs成员拥有大量的生物和非生物胁迫响应元件。组织表达分析发现，LcCDPK基因在荔枝不同组织存在组织特异性。另外，表达分析发现在高抗霜疫病荔枝裕荣1号（YR1）中，LcCDPK5、LcCDPK17和LcCDPK19在霜疫病胁迫后急剧上调表达，LcCDPK3和LcCDPK8急剧下调表达。【结论】裕荣1号（YR1）是一种高抗霜疫病的荔枝品种。荔枝基因组中共鉴定出19个CDPK基因家族成员，具有明显的组织特异性，LcCDPK5、LcCDPK17、LcCDPK19、LcCDPK3和LcCDPK8可能在荔枝抗霜疫病过程中发挥重要作用。研究结果为进一步探究荔枝CDPK基因家族提供了参考。

• 单位
  广东省农业科学院果树研究所