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黄瓜CDPK基因家族的鉴定与进化特征分析

2021-03-05王谢琴姚慧鹏

四川农业大学学报 2021年1期

靳 燕,王谢琴,卿 华,马 政,姚慧鹏

(四川农业大学生命科学学院,四川雅安 625014)

黄瓜(Cucumis sativus L.)葫芦科一年生蔓生或攀缘草本植物,是我国的主要蔬菜作物之一,具有重要的医药、营养和食疗价值。随着人民生活水平的不断提高,对食品质量的追求逐步升高,因此,研究黄瓜抗逆育种对培育品质优良的黄瓜品种,进而推动黄瓜农业种植生产具有现实意义。

钙依赖性蛋白激酶(Calcium-dependent protein kinase,CDPKs)是一种直接利用ATP激活的蛋白质底物以及Ca2+作为信号的酶,主要存在于植物和原生动物中[1]。典型的CDPK分子由1条多肽链组成,从N端到C端存在4个功能区(结构域),从N端到C端依次为可变结构域(variable N-terminal domain,VNTD)、Ser/Thr蛋白激酶域(Ser/Thr protein kinase domain,PKD)、自抑制连接域(junction domain,JD)和C端具有EF手型结构的类钙调素调控结构域(CaM-like regulatory domain,CaMLD)[2]。CDPK 在植物体内广泛分布,并在植物碳/氮代谢、细胞骨架调节、气孔运动调节和生长发育调节等均发挥一定作用[3],另外,其在植物对抗生物胁迫与非生物胁迫中也起着重要作用[4-5]。CDPK基因作为古老的基因家族,在原生生物如刚地弓形虫[6](Toxoplasma gondii),早期低等植物如盐藻(Dunaliella salina)[7]中都有发现,因此CDPK基因是作为研究植物基因进化的理想对象。

本文用生物信息学方法,在黄瓜的全基因组范围内鉴定出17个CsCPKs基因并分析其结构、染色体分布、进化关系及功能域。以期为深入探索黄瓜CDPK蛋白生物学功能提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

从在线网站 Ensembl(http://plants.ensembl.org/index.html)中下载黄瓜基因组数据以及从Pfam数据库中下载 CDPK特征文件 PF00069(kinase)、PF00036(CaM-LD)和 PF13499(EF-hand),后 在Linux系统中利用进行hmmer搜索第一次鉴定基因家族(设定阈值为E<1e-5)。……

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