《植物生理学报》 2019, 55(3): 367-377

小桐子MAPKKKK基因家族的全基因组鉴定及表达分析

王海波^1,2,#, 郭俊云^3,#, 唐利洲^1,2,*

¹曲靖师范学院云南高原生物资源保护与利用研究中心, 云南曲靖655011; ²曲靖师范学院云南省高校云贵高原动植物遗传多样性及生态适应性重点实验室, 云南曲靖655011 3曲靖师范学院生物资源与食品工程学院, 云南曲靖655011

通信作者：唐利洲；E-mail: lizhoutang@126.com

摘　要：

促分裂原活化蛋白激酶激酶激酶激酶(mitogen-activated protein kinase kinase kinase kinase, MAPKKKK)属Ser/Thr类蛋白激酶, 参与典型MAPK级联系统与其它信号转导途径, 从而调节植物光周期、花器官生长及抗逆性等生物学过程。本研究基于序列比对的方法, 在全基因组水平对小桐子MAPKKKK基因家族进行鉴定, 并对其基因结构、系统进化、表达特性及潜在功能进行了解析。结果表明, 小桐子基因组中共鉴定到6个MAPKKKK基因, 主要定位细胞核, 蛋白序列长度分布在513~812 aa, 等电点分布在5.12~6.72。序列比对都发现激酶结构域及保守基序-TFVGTPxWMAPEV-, 除JcMAPKKKK4激酶结构域位于序列中部外, 其它成员都位于N端。与拟南芥、葡萄MAPKKKK共聚类与系统进化分析显示, MAPKKKK聚类为8个亚组, 且各亚组内成员存在蛋白序列长度、外显子数量、等电点特异性。基因结构分析表明, 除JcMAPKKKK6仅含有1个外显子, 其它5个小桐子MAPKKKK基因包含18~22个外显子。表达分析显示, JcMAPKKKK1、 JcMAPKKKK2及JcMAPKKKK5在叶片中表达量较高, 而JcMAPKKKK3与JcMAPKKKK6在根中表达量较高。同时, JcMAPKKKK3与JcMAPKKKK6是响应小桐子抗冷性的主要基因。蛋白互作分析表明, 小桐子MAPKKKK与WNK、 Mo25及Mob家族蛋白具有广泛的互作关系, 并可能参与植物极性生长、细胞分裂及ABA信号转导等过程。以上结果为开展小桐子MAPKKKK基因的功能鉴定与信号转导机制研究提供了参考。

关键词：小桐子; 蛋白激酶; MAPKKKK; 基因家族; 表达分析

收稿：2018-10-25   修定：2019-02-09

资助：国家自然科学基金(31460179和31460561)