巴西橡胶树CCaMK基因家族成员的鉴定和表达分析肖小虎隋金蕾戚继艳秦云霞黄亚成唐朝荣摘要钙/钙调素依赖型蛋白激酶（CCaMK，calcium-andcalmodulin-dependentproteinkinase）是一种钙离子结合蛋白，在钙信号传导过程中起重要作用。本研究以已发表的CCaMK序列作为检索序列，对橡胶树和其他5种植物（木薯、水稻、杨树、蓖麻和拟南芥）的基因组和转录组数据进行全面搜索，鉴定得到6个CCaMK基因，其中包括一个橡胶树CCaMK基因，命名为HbCCaMK1。序列分析发现：5种植物的CCaMK氨基酸序列同源性较高，为73%～94%。基因结构分析发现，HbCCaMK1和所分析的其他植物CCaMK一样均，含有6个内含子、1个蛋白激酶结构域和3个EF-hand结构域；从结构和进化上看，HbCCaMK1和蓖麻、木薯2种植物的CCaMK具有较近的亲缘关系；在表达方面，HbCCaMK1在橡胶树根中表达丰度最高，其次为树叶和花；另外，HbCCaMK1的表达还与叶片发育、真菌侵染和低温胁迫有关。关键词巴西橡胶树；CCaMK；基因家族；结构与进化；表达分析S794.1ADoi：10.12008/j.issn.1009-2196.2016.12.004所有生物都依赖于复杂的信号传递网络来调控自身代谢和对环境的适应性。在众多信号传递途径中，钙离子作为细胞内第二信使发挥着重要作用[1-3]。一些钙离子感受器或钙离子结合蛋白能够识别瞬间钙离子浓度的变化，进而诱导下游蛋白质磷酸化方式和基因表達模式的改变[2]，实现植物对外界环境变化的应答。在植物中己鉴定的钙离子结合蛋白包括4种：钙调素（calmodulins，CaM）、钙依赖性蛋白激酶（calcium-dependentproteinkinase，CDPKs）、钙/钙调素依赖性蛋白激酶（CCaMKs）和钙调磷酸酯酶B类蛋白。CCaMK基因编码的蛋白包含4个结构域，分别为N-末端结构域、蛋白激酶结构域、CaM结合域和EF手性结构域。在植物中，已经从烟草、玉米、百合、百脉根、豌豆等多种植物中鉴定出CCaMK。研究发现，CCaMK广泛参与植物光信号传导、花药发育、寄主与病原的互作及逆境胁迫等多种生物学过程[4-7]。但在橡胶树和木薯等大戟科植物中却未见CCaMK相关研究的报道。本研究以已发表的CCaMK氨基酸序列为探针，对橡胶树、木薯、蓖麻、拟南芥、杨树和水稻共6种植物的基因组数据进行全面搜索，鉴定得到6个CCaMK基因家族成员，其中橡胶树、木薯、水稻等植物中仅有一个成员，而拟南芥中没有发现CCaMK成员。利用相关软件和数据库对这些家族成员的基因结构、进化和表达水平等进行了系统分析。本研究结果将有助于深入了解橡胶树CCaMK的生物学功能。1材料与方法1.1植物材料本实验室Solexa测序所用材料为巴西橡胶树（Heveabrasiliensis）‘热研7-33-97，除了根取自组培苗（由中国热带农业科学院橡胶研究所种质资源圃华玉伟老师赠送的‘热研7-33-9组培苗）外，其他组织（包括胶乳、树皮、树叶、种子、雌花和雄花）均来自中国热带农业科学院试验场三队的正常割胶橡胶树（开割2年以上）；不同发育时期的橡胶树叶片取自中国热带农业科学院橡胶所种质资源圃，为1年生的‘热研7-33-97嫁接苗；乙烯利处理的材料主要来自海南省儋州市中国热带农业科学院试验场三队，品系为热研7-33-9，正常开割树（3天1刀，不涂乙烯利刺激），用1.5%乙烯利分别在不同时间处理橡胶树，相应4个时间点为0、3、12和24h，具体方法参照文献[8]进行。网上测序数据来自NCBISRA数据库（：//wwncbi.nlm.nih/sra），包括不同组织（PRJNA201084）、真菌侵染（Corynesporacassiicolatolerance，PRJNA179126）、高低温干旱胁迫（PRJNA182078）和乙烯利处理（PRJNA182079）等的数据，详细信息参见数据库中实验说明。1.2方法1.2.1基因家族成员的鉴定与序列分析为了全面鉴定橡胶树、拟南芥、杨树、水稻、木薯和蓖麻的CCaMK基因家族成员，从NCBI（：//wwncbi.nlm.nih/）和Phytozome（s：//phytozome.jgi.doe/pz/portal）数据库下载了6种植物的基因组和转录组数据；以已发表的CCaMK序列为探针[4-7]，对6种植物的基因组和转录组进行搜索，得到候选CCaMK基因家族成员，利用InterProScan（：//wwebi.ac.uk/Tools/pfa/iprscan/）对候选基因的结构域进行分析；再利用EMBOSS数据库的在线软件Pepstats（：//wwebi.ac.uk/Tools/seqst...