谷子MAPK家族成员的鉴定及其对生物胁迫的响应分析

作者：刘佳; 邹晓悦; 马继芳; 王永芳; 董志平; 李志勇^*; 白辉^*

来源：作物学报, 2023, 49(06): 1480-1495.

• 谷子
• MAPK家族
• 谷锈菌
• 玉米螟
• 表达分析

MAPK在植物的生长发育调节、生物和非生物胁迫反应、激素信号转导中具有重要作用。系统分析谷子SiMPKs基因家族成员全基因组分布、结构、进化及其响应不同胁迫的表达特性,对于阐明其生物学功能具有重要意义。本研究利用谷子和水稻MAPK蛋白保守结构域及特异TXY基序的氨基酸序列在全基因组水平鉴定了谷子SiMPKs家族成员,分析其蛋白质理化性质、系统进化、染色体定位、基因结构、蛋白质保守基序、启动子顺式作用元件及共线性等。利用荧光定量PCR技术,分析了谷子SiMPKs在不同组织部位和谷锈菌、玉米螟病虫害生物胁迫以及不同激素处理下的表达模式。结果显示,共鉴定到15个谷子SiMPK成员,其编码的蛋白质含有220～611个氨基酸,相对分子量范围25.77～69.63 kD,等电点范围5.46～9.34。系统进化分析表明, SiMPK基因分为4组, A、B、C组包含TEY基序,D组包含TDY基序。SiMPK基因分布在1号、3号、4号、5号、8号和9号染色体上,含有3～11个外显子,所有SiMPK蛋白均含有motif1与motif2。上游2000bp启动子区域预测到多个与胁迫、激素和植物生长发育等相关的顺式作用元件。qRT-PCR结果表明,大部分基因具有明显的组织表达特异性;除SiMPK21-2和SiMPK6外,其余成员对谷锈菌侵染、玉米螟取食、SA和MeJA激素处理等1～3种胁迫具有明显响应。以上结果为进一步研究SiMPK基因在谷子应对病虫害生物胁迫中的功能奠定了理论基础。

• 单位
  河北师范大学; 河北省农林科学院谷子研究所; 生命科学学院