燕麦蛋白激酶基因AsSnRK2.10的克隆及非生物胁迫响应分析

作者：向殿军; 满丽莉^*; 王庆祥; 王晓东; 张巍巍; 刘鹏; 李志刚

来源：农业生物技术学报, 2020, 28(11): 1923-1935.

• 燕麦
• 蛋白激酶
• AsSnRK2.10基因
• 克隆
• 非生物胁迫

蔗糖非发酵相关的蛋白激酶2 (sucrose non-fermented related protein kinase 2, SnRK2)是植物特有的丝氨酸/苏氨酸激酶,参与植物对非生物胁迫的应答反应。为了探究SnRK2基因在燕麦(Avena sativa)生长发育和抗非生物胁迫中的生物学功能,本研究利用反转录-PCR (reverse transcription PCR, RT-PCR)技术从燕麦品种’美达(Monida)’中克隆了一个燕麦SnRK2基因AsSnRK2.10 (GenBank No. MN729578),采用生物信息学手段分析了其编码蛋白的分子特征,借助本氏烟草(Nicotiana benthamiana)瞬时表达系统对AsSnRK2.10进行亚细胞定位,通过qRT-PCR检测了AsSnRK2.10在不同组织中和胁迫表达下的表达模式。结果显示,AsSnRK2.10基因开放阅读框全长1 086 bp,编码361个氨基酸,预测分子量为40.66 kD,理论等电点为4.75。AsSnRK2.10蛋白序列中包含SnRK2家族所特有的蛋白激酶ATP结合信号区、N-肉豆蔻酰化作用位点、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性位点、激活环、跨膜螺旋位点,响应渗透胁迫所需的结构域1和响应脱落酸(abscisic acid, ABA)所需的结构域2。该蛋白的最小二级结构为β-转角,最大结构元件为无规则卷曲。系统进化分析显示,AsSnRK2.10与7种植物的SnRK2蛋白进化关系最近,聚为一支。亚细胞定位分析表明,AsSnRK2.10蛋白主要定位于细胞核中。组织特异性表达分析结果表明,AsSnRK2.10基因在燕麦的根、茎、叶、穗中均有表达,其中在根、茎、叶和穗中表达量最高值,分别出现在抽穗期、灌浆期、分蘖期和抽穗期。在非生物胁迫下,AsSnRK2.10基因参与ABA信号转导,积极应答干旱、高盐和低温胁迫。本研究结果为进一步研究AsSnRK2.10基因的生物学功能及其在燕麦抗非生物胁迫育种中的应用提供理论依据。

• 单位
  内蒙古民族大学