谷子CIPK基因(Seita.5G145900)对非生物逆境的响应

赵晋锋 杜艳伟 王高鸿 李颜方 赵根有 余爱丽

(山西省农业科学院谷子研究所/特色杂粮种质资源发掘与育种山西省重点实验室,山西长治 046011)

CBL 互作蛋白酶(CBL-interacting protein kinase,CIPK)是具有丝氨酸/苏氨酸结合位点的一类蛋白激酶[1]。研究表明,CIPK 包括N 端催化结构域和C 端调控结构域,其催化结构域类似于SNF1 蛋白激酶结构域[2]。CIPK是其上游类钙调磷酸酶B 亚基蛋白(calcineurin B-like protein,CBL)的靶蛋白,依靠与CBL 互作形成复合物传递信号启动细胞内下游相关应答基因的转录和翻译来应对胁迫[3]。在CIPK 调控域包含1个保守的FISH(称为NAF)基序,是介导CIPKs与CBLs 互作所必需的结构域[4-5]。CIPK 多基因家族在植物界广泛存在,如在苔藓、蕨类、裸子植物及被子植物中均发现有CIPK基因。目前已在多种植物中克隆到了CIPK基因,如拟南芥、水稻[6]、玉米[7]、小麦[8]、高粱[9]、棉花[10]、杨树[11]、亚洲梨[12]、葡萄[13]等。前人研究表明,CBL/CIPK 网络系统在植物响应环境胁迫中起着非常重要的作用,如参与盐胁迫、高镁胁迫、营养元素(低钾、低氮、低磷)胁迫、氧化胁迫、干旱胁迫、低温胁迫、高pH值胁迫及激素信号应答等生理生 化 过 程[14-16]。其中,AtCIPK1被报道能与AtCBL1或AtCBL9 互作,在干旱胁迫下维持植物细胞的渗透平衡[17],OsCIPK23 过量表达能激活或调控多种抗旱相关基因的表达,参与对干旱的响应[18]。AtCIPK6表达受盐、渗透胁迫和脱落酸(abscisic acid,ABA)强烈诱导,在细胞内钠离子外排方面起重要作用[19-20],水稻OSCIPK6和OSCIPK16 受干旱、ABA和低温诱导,表明它们可能参与干旱、低温、盐等逆境胁迫和ABA 应答[21],ZmCIPK21 受盐、高温、ABA的强烈诱导[22]。综上,CBL/CIPK 网络系统在植物对非生物逆境应答以及植物生长发育过程的众多信号转导途径中起关键调控作用。……