芍药钙依赖性蛋白激酶基因PlCDPK24的鉴定及表达分析

作     者：贺丹 尤啸龙 周平西 华超 郭浩楠 张明星 王警琨 何松林 

作者机构：河南农业大学风景园林与艺术学院 

出 版 物：《河南农业大学学报》 (Journal of Henan Agricultural University)

年 卷 期：2024年

学科分类：090706[农学-园林植物与观赏园艺] 0907[农学-林学] 09[农学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(32371952) 河南省自然科学基金项目(232300420006) 河南省科技攻关(242102110256) 河南省高等学校重点科研项目(23A220001) 

主　　题：芍药 远缘杂交不亲和 钙依赖性蛋白激酶 基因克隆 花粉生长 

摘      要：【目的】在芍药中克隆钙离子(Ca2+)响应基因PlCDPK24并进行表达分析，为探究CDPK基因调控芍药远缘杂交花粉管生长的机制奠定基础。【方法】利用已有芍药RNA-seq数据库对钙依赖性蛋白家族基因进行鉴定，以芍药“粉玉奴柱头为试验材料克隆PlCDPK24基因，对其基因结构及蛋白质的理化性质进行生信分析；通过亚细胞定位确定其在细胞内作用的位置；通过荧光定量PCR（RT-qPCR）技术分析PlCDPK24在芍药柱头内花粉管生长过程中的表达模式，及其对Ca2+以及Ca2+抑制剂乙二醇二乙醚二胺四乙酸（EGTA）的响应。【结果】鉴定筛选出15个在杂交不亲和组合中高表达的PlCDPK基因，基因编码区均含有STKc-CAMK结构域、EF-hand手性结构域以及motif 1～10，其中与在拟南芥中已报道花粉管生长相关AtCDPK24同源的芍药PlCDPK24基因序列完整，长1 599 bp，编码532个氨基酸，理论等电点为5.69，是一种带负电荷的亲水性蛋白。PlCDPK24定位在细胞核，且与牡丹PsCDPK24蛋白同源性最高。实时荧光定量结果表明，相比于芍药其他部位，PlCDPK24在芍药柱头高表达；相比于自交组合，PlCDPK24在杂交后期（24 h和36 h）表达量显著上调，显著高于自交后期的表达；Ca2+以及Ca2+抑制剂EGTA处理后的杂交柱头，PlCDPK24的表达量相对于自交柱头显著上调，Ca2+及EGTA处理均会不同程度降低PlCDPK24的表达量。【结论】PlCDPK24可能参与调控了花粉在柱头的萌发和花粉管的生长过程。