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丹参SnRK2基因家族的鉴定与表达

分子植物育种 2022年第7期20卷 2233-2243页

作者：周颖白艳红王钰雷乔期刘谦蒲高斌张永清山东中医药大学山东省中药质量控制与全产业链建设协同创新中心济南250355

蔗糖非发酵相关蛋白激酶2(sucrose non-fermenting 1-related protein kinase 2,SnRK2)是植物中特有的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,在ABA信号转导、应答干旱胁迫、提高植物抗旱性方面扮演重要角色。为明确丹参SnRK2基因家族成员组成及表... 详细信息

蔗糖非发酵相关蛋白激酶2(sucrose non-fermenting 1-related protein kinase 2,SnRK2)是植物中特有的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,在ABA信号转导、应答干旱胁迫、提高植物抗旱性方面扮演重要角色。为明确丹参SnRK2基因家族成员组成及表达特性,本研究在全基因组水平鉴定得到5条SnRK2基因家族成员,聚类为3个亚家族。理化性质分析表明,该家族蛋白质氨基酸数量在341~365个,为亲水性蛋白,含有典型的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶保守结构域。启动子序列分析显示其含有与脱落酸(ABA)、干旱等胁迫相关的多个顺式作用元件。最后,通过实时荧光定量PCR明确ABA、PEG处理后丹参SnRK2基因家族成员的表达模式,为深入挖掘丹参SnRK2基因家族功能和筛选抗逆品种提供理论依据。

关键词：丹参 SnRK2 表达分析

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植物非ABA依赖型SnRK2研究进展

植物生理学报 2018年第1期54卷 19-24页

作者：庞彩红李双云夏阳杨勇杨庆山臧真荣刘慇亓玉昆刘盛芳山东省林业科学研究院山东省林木遗传改良重点实验室济南250014 平凉职业技术学院甘肃平凉744000

SnRK2是植物特有的一类Ser/Thr类蛋白激酶,在植物逆境生理过程中扮演了重要的角色。根据生物学特性可将SnRK2分为SnRK2a和SnRK2b两组,从系谱发生分析,SnRK2家族成员又可分为三个亚族,分别为Group Ⅰ、Group Ⅱ和Group Ⅲ,其中Group Ⅰ属... 详细信息

SnRK2是植物特有的一类Ser/Thr类蛋白激酶,在植物逆境生理过程中扮演了重要的角色。根据生物学特性可将SnRK2分为SnRK2a和SnRK2b两组,从系谱发生分析,SnRK2家族成员又可分为三个亚族,分别为Group Ⅰ、Group Ⅱ和Group Ⅲ,其中Group Ⅰ属于SnRK2b组,不能被ABA激活,为非ABA依赖型。本文主要总结了非ABA依赖型SnRK2的研究进展,为深入开展非ABA依赖型SnRK2逆境胁迫机制研究提供参考。

关键词： SnRK2 非生物胁迫非ABA依赖型信号转导

不受ABA诱导的SnRK2蛋白激酶家族研究进展

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基因组学与应用生物学 2018年第3期37卷 1364-1369页

作者：吴珊张欣欣东北林业大学盐碱地生物资源环境研究中心

蔗糖非酵解型蛋白激酶2（SnRK2），广泛存在于多种植物，不同SnRK2的磷酸化机制可能涉及通过高渗性和ABA的激活，在植物抵抗逆境过程中起到重要生理功能。本综述主要结合SnRK2蛋白激酶家族的最新研究进展，综述其分子结构、活性调控、... 详细信息

蔗糖非酵解型蛋白激酶2（SnRK2），广泛存在于多种植物，不同SnRK2的磷酸化机制可能涉及通过高渗性和ABA的激活，在植物抵抗逆境过程中起到重要生理功能。本综述主要结合SnRK2蛋白激酶家族的最新研究进展，综述其分子结构、活性调控、作用机制及其生理学功能等，着重介绍不受ABA诱导的SnRK2激酶在植物生长与应答逆境胁迫中的相关研究，ABA独立的SnRK2s作为植物对非生物胁迫响应的正调节器，参与体细胞胚胎发生的诱导，在拟南芥中表达增强了植物对干旱，寒冷和盐度耐受性。到目前为止，关于ABA独立的SnRK2家族成员的信息很少，还需对ABA独立的SnRK2家族进行深入研究，为系统探究植物逆境应答机制提供资料依据。

关键词： SnRK2 蛋白激酶逆境胁迫 ABA

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植物多功能调控因子SnRK2研究进展

麦类作物学报 2019年第7期39卷 787-793页

作者：苗丽丽刘秀林张宏纪毛新国景蕊莲黑龙江省农业科学院博士后科研工作站黑龙江哈尔滨150086 黑龙江省农业科学院作物资源研究所黑龙江哈尔滨150086 黑龙江省农业科学院大豆研究所黑龙江哈尔滨150086 中国农业科学院作物科学研究所北京100081

蔗糖非发酵相关蛋白激酶2(sucrose non-fermenting 1-related protein kinase 2,SnRK2)是植物特有的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,其主要通过磷酸化底物来调节下游基因表达及蛋白质活性。本文综述了蛋白激酶SnRK2的研究进展,包括其结构、... 详细信息

蔗糖非发酵相关蛋白激酶2(sucrose non-fermenting 1-related protein kinase 2,SnRK2)是植物特有的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,其主要通过磷酸化底物来调节下游基因表达及蛋白质活性。本文综述了蛋白激酶SnRK2的研究进展,包括其结构、分类、调控机制和生物学功能。SnRK2作为典型的多功能调节因子,不仅参与响应各种逆境胁迫,还参与调控植物生长发育。目前有关SnRK2的研究主要集中在ABA依赖信号通路,而对其在非ABA依赖信号通路中的研究很少,未来研究应该聚焦这一领域。SnRK2作用机理的全面解析对提高作物的抗逆性和改良产量性状都具有重要意义。

关键词：蛋白激酶 SnRK2 信号转导抗逆生长发育

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地钱SnRK2家族基因的鉴定与功能分析

地钱SnRK2家族基因的鉴定与功能分析

作者：江春雪西南大学

学位级别：硕士

绿色植物是生物圈最主要的生产者,通过光合作用将太阳能转化为生物能,从而为地球的其他生命提供能量。在植物的演化过程中最主要的演化方向是由水生过渡到陆生。植物登陆影响了地球生命的演化,奠定了生物多样性的基础。原始植物登陆过... 详细信息

绿色植物是生物圈最主要的生产者,通过光合作用将太阳能转化为生物能,从而为地球的其他生命提供能量。在植物的演化过程中最主要的演化方向是由水生过渡到陆生。植物登陆影响了地球生命的演化,奠定了生物多样性的基础。原始植物登陆过程中面临的主要问题之一是如何吸收、运输水分以及控制蒸腾作用。为此,植物演化出了一系列的结构和信号转导系统。其中脱落酸（Abscisic acid,ABA）信号通过控制植物根系发育和调节气孔开闭直接影响水分的吸收和蒸腾,从而成为高等植物响应干旱胁迫、盐胁迫等非生物胁迫的主要信号途径。目前被子植物的ABA信号转导途径已基本被解析清楚,其核心元件包括:ABA受体（Pyrabactin Resistance/PYR1-Like/Regulatory Component of ABA Receptor,PYR/PYL/RCAR）,蛋白磷酸酶2C家族（protein phosphatases 2 C,PP2C）,蔗糖非酵解型蛋白激酶2家族（Sucrose non-fermenting 1-related protein kinases 2,Sn RK2）。作为早期登陆植物,苔藓植物没有真正的根,也没有典型的由保卫细胞组成的气孔器。然而,近期的研究表明藓纲植物小立碗藓（Physcomitrella patens）和被子植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）之间存在一个保守的ABA信号传导途径,其Sn RK2家族成员Pp OST1被证明可以调节拟南芥保卫细胞的开闭。在苔纲植物地钱（Marchantia polymorpha）中,研究人员发现其被子植物ABA信号转导核心元件的同源基因,包括受体,磷酸酶和激酶均能不同程度的参与ABA信号转导。虽然在之前的研究中已经鉴定出地钱的ABA受体和磷酸酶PP2C都参与了ABA信号转导,但是关于地钱Sn RK2的演化和功能还知之甚少。为研究地钱Sn KR2家族成员的功能及演化,本研究基于地钱基因组数据,通过生物信息学分析发现,地钱中Sn RK2家族只有两个成员,将其分别命名为MpSnRK2.1和MpSnRK2.2,进行了一系列的生物信息学、分子生物学、生物化学和转基因研究,取得了以下研究结果:1.MpSnRK2.1和MpSnRK2.2基因克隆与生物信息学分析通过motif分析和基因结构分析发现地钱的两条Sn RK2虽然在motif上与被子植物高度相似,但是在基因结构上差异很大,MpSnRK2.2与拟南芥At Sn RK2.2/3一样,都有9个外显子,而MpSnRK2.1仅有1个外显子。2.MpSnRK2.1和MpSnRK2.2的转录受到ABA诱导使用荧光定量PCR分析不同浓度ABA处理的地钱配子体中MpSnRK2.1和MpSnRK2.2的相对表达量发现MpSnRK2.1在ABA浓度为0.25μM和0.5μM的处理条件下其相对表达量没有显著变化,只有在ABA浓度上升到1μM时才会受到诱导;而MpSnRK2.2在ABA浓度为0.25μM时其表达量就有显著提高,在ABA浓度为0.5μM时提高幅度最大。以上结果表明MpSnRK2.1和MpSnRK2.2的转录都受到ABA诱导,但是两者对ABA的敏感性有差异,MpSnRK2.2对ABA更加敏感。3.MpSnRK2.1定位于细胞核而MpSnRK2.2定位于细胞核和细胞质亚细胞定位证实了MpSnRK2.1定位在细胞核中,与地钱ABI1的定位一致;而MpSnRK2.2不仅定位在细胞核中,在细胞质上也存在强烈的荧光信号。与拟南芥中At Sn RK2.6相同,均在细胞核和细胞质中表达。亚细胞定位分析表明MpSnRK2.1和MpSnRK2.2在细胞内的分布具有明显差异。4.MpSnRK2.1和MpSnRK2.2均具有自磷酸化能力为验证MpSnRK2.1和MpSnRK2.2激酶的自磷酸化能力,本研究利用大肠杆菌表达系统获得了MpSnRK2.1和MpSnRK2.2的重组蛋白。使用基于Phos-tag的蛋白质磷酸化验证方法发现MpSnRK2.1和MpSnRK2.2在添加了Phos-tag的SDS-PAGE胶上迁移变慢,而使用碱性磷酸酶处理去磷酸化蛋白质上的部分磷酸基团之后,MpSnRK2.1和MpSnRK2.2的迁移变快。在不添加Phos-tag的SDS-PAGE胶上MpSnRK2.1和MpSnRK2.2的迁移率不会由于添加ATP或碱性磷酸酶发生改变。以上结果表明MpSnRK2.1和MpSnRK2.2都具有自磷酸化能力。5.MpSnRK2.1与Mp ABI1有相互作用而与At ABI1/At ABI2没有相互作用PP2C是ABA信号转导通路中上游的核心元件。在ABA信号转导中,PP2Cs能与Sn RK2相结合并调控其活性。拟南芥中At ABI1和At ABI2是主要的参与ABA信号转导的PP2C,而地钱基因组中仅有一个ABI1的同源基因Mp ABI1,

关键词：地钱脱落酸 SnRK2 信号转导

茶树SnRK2家族基因的鉴定及CsSnRK2.5的功能研究

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茶树SnRK2家族基因的鉴定及CsSnRK2.5的功能研究

作者：张永恒西北农林科技大学

学位级别：硕士

茶树[Camellia sinensis(L.)O.Kuntze]起源于我国西南地区,是我国重要的经济作物之一,喜好在湿润、温和的酸性环境中生长。近年来,极端天气频发,“倒春寒”、持续干旱、高温等不利条件严重影响了茶树的正常生长和代谢,降低了茶叶的品质... 详细信息

茶树[Camellia sinensis(L.)O.Kuntze]起源于我国西南地区,是我国重要的经济作物之一,喜好在湿润、温和的酸性环境中生长。近年来,极端天气频发,“倒春寒”、持续干旱、高温等不利条件严重影响了茶树的正常生长和代谢,降低了茶叶的品质,因此培育抗逆茶树品种是当前茶树育种的主要目标之一,然而,茶树抗逆机制的研究还处于起步阶段,鉴定的抗逆相关基因还很有限。植物中蔗糖非酵解I型相关激酶2(Sucrose non-fermenting 1-related protein kinases 2;SnRK2)与植物非生物胁迫响应及ABA信号转导密切相关。本研究基于全基因组水平对茶树中的SnRK2成员进行了鉴定,分析了它们在组织发育、ABA信号以及渗透胁迫中的表达模式,对其编码的蛋白进行了亚细胞定位分析,还将CsSnRK2.5在拟南芥中进行过表达,初步探究了其在干旱胁迫下的功能。取得的主要结果如下:1.利用茶树基因组数据库,鉴定出了8个茶树SnRK2基因,依次命名为CsSnRK2.1-CsSnRK2.8。基因结构分析表明,茶树SnRK2s具有较为保守的基因结构,所有成员均含有9个外显子;根据系统进化关系,CsSnRK2s可划分为3组;蛋白理化性质分析表明,茶树中SnRK2成员均为亲水蛋白,相对分子质量都在40kDa左右。2.CsSnRK2s在根、茎、叶、花等组织中具有不同的表达模式,CsSnRK2.2在根中表达量较高,CsSnRK2.5/6在茎中的表达量较高,CsSnRK2.1/8在叶中表达量较高,CsSnRK2.3/4/7在花中的表达量较高。3.茶树SnRK2不同程度地被ABA、PEG和NaCl诱导表达。ABA处理后,第三亚家族成员以及第二亚家族部分成员的表达被诱导,这与其他植物种的研究结果相同,然而,不同的是,第一亚家族成员CsSnRK2.1也响应了ABA信号;PEG模拟干旱胁迫下,所有茶树SnRK2均不同程度的被诱导表达,其中,CsSnRK2.7受PEG诱导最强烈;NaCl胁迫下,除CsSnRK2.7和CsSnRK2.8表达量变化不明显外,其他CsSnRK2s均被上调表达。4.采用农杆菌侵染洋葱表皮的方法研究了茶树SnRK2蛋白激酶的亚细胞定位,结果表明,CsSnRK2.3主要定位于细胞质,而其余CsSnRK2s在细胞核与细胞质均有表达。5.克隆了茶树CsSnRK2.5,将其在Col-0野生型拟南芥中过表达后,提高了拟南芥的抗旱能力。主要表现为:干旱胁迫下,转基因拟南芥植株的萎蔫程度,体内超氧阴离子的积累量以及丙二醛含量均明显低于野生型;转基因拟南芥离体叶片的失水速率明显低于野生型,具有更强的保水能力。综上所述,本研究为通过对茶树SnRK2家族基因的鉴定为茶树抗逆基因的挖掘奠定了一定基础,并且初步探究了CsSnRK2.5在干旱胁迫下的功能,为茶树抗旱机制的研究提供了新的视角,有利于进一步阐明茶树的抗旱机制。

关键词：茶树非生物胁迫 SnRK2

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植物SnRK2基因家族研究进展

分子植物育种 2016年第4期14卷 870-877页

作者：宋雪晴诸葛强南京林业大学南方现代林业协同创新中心林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南京210037

蔗糖非依赖1蛋白激酶2(SnRK2)激酶家族,是众多应答渗透压胁迫的蛋白激酶家族之一。本综述主要介绍了SnRK2蛋白激酶家族的研究进展,包括分子结构、活性调控、下游的靶标基因及其生理学功能等。总结了近年来Sn RK在联系植物中特有的代谢... 详细信息

蔗糖非依赖1蛋白激酶2(SnRK2)激酶家族,是众多应答渗透压胁迫的蛋白激酶家族之一。本综述主要介绍了SnRK2蛋白激酶家族的研究进展,包括分子结构、活性调控、下游的靶标基因及其生理学功能等。总结了近年来Sn RK在联系植物中特有的代谢和胁迫应答、调控ABA和SOS信号转导途径及ABA依赖的植物生长等方面研究所取得的进展,试图为深入开展植物环境胁迫机制研究提供参考。

关键词： SnRK2 基因家族蛋白激酶环境胁迫

水分胁迫下马铃薯SnRK2基因的表达模式与生理响应

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中国沙漠 2014年第2期34卷 481-487页

作者：毛娟白江平张俊莲范阿棋马宗桓吴金红王蒂甘肃农业大学甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室/甘肃省干旱生境作物学重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070

以"大西洋"和"陇薯3号"两个品种盆栽苗为试验材料,研究了水分胁迫下马铃薯(Solanum tuberosum)StSnRK2基因家族的表达特征及其与植株生理指标变化的相关性。结果表明:在发生严重水分胁迫时,"陇薯3号"和"大西洋"的抗氧化酶活性、MDA含量... 详细信息

以"大西洋"和"陇薯3号"两个品种盆栽苗为试验材料,研究了水分胁迫下马铃薯(Solanum tuberosum)StSnRK2基因家族的表达特征及其与植株生理指标变化的相关性。结果表明:在发生严重水分胁迫时,"陇薯3号"和"大西洋"的抗氧化酶活性、MDA含量、相对电导率和脯氨酸含量均较对照显著提高,但增长幅度在品种间存在差异;StSnRK2基因家族的8个成员的相对表达量在"大西洋"和"陇薯3号"之间也存在明显差异,StSnRK2.1、StSnRK2.2和StSnRK2.3在两个品种中均表现为水分胁迫后相对表达量显著高于对照的趋势;StSnRK2.7的相对表达量与对照无显著差异,而StSnRK2.4在"陇薯3号"的相对表达量是对照的9.5倍,是8个基因成员在受水分胁迫后相对表达量最高的一个基因;StSnRK2.1、StSnRK2.2、StSnRK2.3、StSnRK2.4和StSnRK2.6的相对表达量均与部分生理指标呈极显著正相关,StSnRK2.5和StSnRK2.8两个基因的相对表达量与部分生理指标呈极显著负相关,StSnRK2.7基因的相对表达量与生理指标无显著相关性。

关键词：干旱胁迫马铃薯(Solanum tuberosum) SnRK2 基因表达生理响应

Identification and Bioinformatics Analysis of SnRK2 and CIPK Family Genes in Sorghum

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Agricultural Sciences in China 2010年第1期9卷 19-30页

作者： LI Li-bin ZHANG Yi-rong LIU Kai-chang NI Zhong-fu FANG Zhi-jun SUN Qi-xin GAO Jian-wei Vegetable Research Institute Shandong Academy of Agricultural Sciences Jinan 250100 P.R.China Department of Plant Genetics & Breeding China Agricultural University/National Center of Maize Improvement Beijing 100193 P.R. China Department of Scientific Research Administration Shandong Academy of Agricultural Sciences Jinan 250100 P.R.China Department of Plant Genetics & Breeding China Agricultural University/State Key Laboratory for Agrobiotechnology Beijing 100193 P.R. China Experimental Farm Shandong Academy of Agricultural Sciences Jinan 250100 P.R. China

Through bioinformatic data mining, 10 SnRK2 and 31 CIPK genes were identified from sorghum genome. They are unevenly distributed in the sorghum chromosomes. Most SnRK2 genes have 8 introns, while the CIPK genes have a few （no intron or less than 3 introns） or more than I0 introns. Phylogenetic analysis revealed that SnRK2 genes belong to one cluster and CIPK genes form the other independent cluster. The sorghum SnRK2s are subgrouped into three parts, and CIPK into five parts. More than half SnRK2 and CIPK genes present in homologous pairs, suggesting gene duplication may be due to the amplification of snrk family genes. The kinase domains of SnRK2 family are highly conserved with 88.40% identity, but those of the CIPK family are less conserved with 63.72% identity. And the identity of sorghum CBLinteracting NAF domains of CIPKs is 61.66%. What＇s more, regarding to the sorghum SnRK2 and CIPK kinases, they are characterized with distinct motifs and their subcellular localization is not necessarily the same, which suggests they may be divergent in functions. Due to less conserved sequences, complex subcellular localization, and more family members, sorghum CIPK genes may play more flexible and multiple biological functions. According to the phylogenetic analysis of snrk genes and snrk functional studies in other plants, it is speculated that sorghum SnRK2 and CIPK genes may play important roles in stress response, growth and development.

关键词： Sorghum biocolor SnRK2 CIPK phylogeny protein motif