孫瑩 林藝靈 趙鵬程 徐小萍 陳曉慧 申序 林玉玲 賴鐘雄
摘 ?要??為了解龍眼富含半胱氨酸的類受體蛋白激酶(cysteine-rich receptor-like kinase,CRK)家族的基本特征與功能,本研究采用生物信息學(xué)分析方法對(duì)篩選出的98個(gè)龍眼CRK基因家族的成員進(jìn)行分析鑒定,包括分子進(jìn)化樹的構(gòu)建和對(duì)蛋白結(jié)構(gòu)域及其特性、啟動(dòng)子及其順式作用元件、體胚發(fā)生的過程以及組織器官特異性表達(dá)的分析。結(jié)果顯示:通過對(duì)龍眼和擬南芥CRK基因做進(jìn)化樹分析,可根據(jù)親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近將其分為7個(gè)亞家族;不同亞家族成員的蛋白質(zhì)特性(氨基酸數(shù)量、相對(duì)分子質(zhì)量、等電點(diǎn)、信號(hào)肽及糖基化位點(diǎn))有所不同;各成員基因結(jié)構(gòu)特性,啟動(dòng)子順式作用元件,蛋白結(jié)構(gòu)域特性等與進(jìn)化樹中家族成員親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近相關(guān);98個(gè)CRK家族成員在體胚發(fā)生過程(NEC、EC、ICpEC、GE)以及生長(zhǎng)發(fā)育過程中組織器官特異性表達(dá)情況有所不同,其中在非胚性愈傷組織以及幼果中表達(dá)量較高,在種子和果實(shí)中幾乎未表達(dá)。此外,富含半胱氨酸的類受體蛋白激酶在生物脅迫、非生物脅迫(抗病蟲害、抗旱、抗寒、抗鹽脅迫等)以及在植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中起著重要作用。
關(guān)鍵詞 ?龍眼;CRK;基因家族;鑒定;表達(dá)調(diào)控中圖分類號(hào)??S667.2??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼??A
Genome-wide Identification and Regulation of Expression Analysis of Cysteine-rich Receptor-like Kinase in Longan
SUN?Ying, LIN Yiling,?ZHAO Pengcheng, XU?Xiaoping, CHEN Xiaohui, SHEN Xu, LIN Yuling,LAI Zhongxiong*
Institute of Horticultural Biotechnology, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian?350002, China
Abstract ?In order to understand the basic characteristics and functions of cysteine-rich receptor-like kinase (CRK) family in longan, a series of bioinformatics methods were used to analyze and identify 98 members ofCRKgene family?members, including constructing the molecular evolutionary tree, analyzing protein domains and characteristics, promoters, homeopathic elements, somatic embryogenesis and tissue-organ specific expression. Results showed?that the?CRK gene of longan andArabidopsiscould be divided into seven subfamilies according to the distance of the relationship by evolutionary tree analysis, and the protein characteristics (the quantity?of amino acids, the relative molecular weight, the isoelectric point, the signal peptide and sites?of glycosylation) of different subfamilies were?different. Structural characteristics of the genes?of each member, promoter homeopathic elements and protein domain characteristics were?closely related to family members in the evolutionary tree.?The specific expression of 98?CRK family members during somatic embryogenesis (NEC, EC, ICpEC, GE) and growth were different, particularly higher in non-embryogenic callus and young fruits, but they were?almost not expressed in seeds and matured?fruits. In addition, cysteine-rich receptor-like protein kinases?played?important roles?in biological stress, abiotic stress (insect-induce diseases, drought resistance, cold resistance, salt resistance, etc.) and it played?important roles?in plant growth and development as well.
Keywords ?longan;CRK;?gene family; identification; regulation of expression
DOI10.3969/j.issn.1000-2561.2019.10.005
富含半胱氨酸類受體蛋白激酶(cysteinerich receptor-like kinase, CRK)在植物類受體蛋白激酶(receptor-like kinase, RLK)家族中具有重要地位,在植物生長(zhǎng)發(fā)育、激素信號(hào)傳導(dǎo)、生物和非生物脅迫以及植物抗病性細(xì)胞過敏性死亡中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[1-2]。
國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)CRK家族基因可調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育及抵抗逆境。在對(duì)擬南芥的CRK基因研究中:CRK45通過調(diào)控ABA的生物合成而調(diào)控著對(duì)非生物逆境脅迫,如干旱、高鹽以及ABA的響應(yīng),對(duì)植物耐藥性有正向調(diào)控作用,即與抗病性相關(guān),參與了水楊酸介導(dǎo)的抗病信號(hào)途徑[3];CRK5是參與調(diào)節(jié)基本生理過程的生化機(jī)制的重要組成部分,CRKs突變體的功能特性表現(xiàn)出氣孔導(dǎo)度降低和衰老加速,與活性氧種類的積累有關(guān),CRK5可以在紫外線照射下表現(xiàn)出細(xì)胞死亡和氧化損傷的增強(qiáng)[4],轉(zhuǎn)基因擬南芥對(duì)紫外線強(qiáng)度的適應(yīng)性可通過過表達(dá)CRK5來增強(qiáng)[4];CRK17受水楊酸誘導(dǎo)表達(dá)參與植物的抗病防御反應(yīng)[5];用誘導(dǎo)型啟動(dòng)子過量表達(dá)CRK4、CRK5、CRK19、CRK20能引起過敏反應(yīng)導(dǎo)致細(xì)胞程序化死亡[4-6];CRK13可通過依賴水楊酸抑制病原菌[7]。從番茄分離的CRK1基因在花粉中可以特異性表達(dá)[8];菜豆中CRK基因PvPK20-1可調(diào)控病原菌、共生菌與腫瘤因子[9];水稻中OsCRK1基因沉默后嚴(yán)重影響水稻對(duì)白葉枯病的抗性,可證明其與葉枯病抗性密切相關(guān)[10];在甜瓜中,大多數(shù)CRK基因在白粉病和ABA脅迫后下調(diào)表達(dá),在鹽和低溫處理后上調(diào)表達(dá),并對(duì)冷害脅迫表現(xiàn)較強(qiáng)烈[11]。
龍眼(Dimocarpus longanLour.)是我國重要的亞熱帶果樹,種植面積及產(chǎn)量均居世界首位[12]。但高溫、干旱、鹽堿、寒冷等非生物脅迫以及生物脅迫均會(huì)對(duì)龍眼的生長(zhǎng)發(fā)育造成不良影響,且現(xiàn)今對(duì)龍眼生物和非生物脅迫耐受的分子調(diào)控機(jī)制了解較為匱乏。因此,通過對(duì)CRK基因家族的分析,在龍眼生長(zhǎng)發(fā)育以及抗逆性研究中具有重大意義。本文通過對(duì)龍眼CRK家族成員進(jìn)行分析鑒定以及表達(dá)調(diào)控研究(進(jìn)化樹分析、基因結(jié)構(gòu)分析、啟動(dòng)子順式作用元件分析、蛋白保守結(jié)構(gòu)域分析以及在不同體胚發(fā)生過程中和生長(zhǎng)發(fā)育階段不同組織器官特異性表達(dá)的FPKM值分析),了解了CRK家族基因及其在龍眼中的表達(dá)情況,可為CRK家族在龍眼生長(zhǎng)發(fā)育及對(duì)其他植物調(diào)控的研究中提供理論基礎(chǔ)。
1.1材料
1.1.1 ?實(shí)驗(yàn)材料??實(shí)驗(yàn)材料為福建農(nóng)林大學(xué)園藝植物生物工程研究所提供的‘紅核子品種龍眼體胚發(fā)生早期胚性愈傷組織(embryonic callus, EC)、非胚性愈傷組織(non-embryoniccallus, NEC)、不完全胚性緊實(shí)結(jié)構(gòu)(incomplete embryonic compact structure, ICpEC)、球形胚(globular embryo, GE)[13]。
1.1.2 ?數(shù)據(jù)來源??實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建的龍眼基因組數(shù)據(jù)庫(NCBI登錄號(hào):BioProject PRJNA305337);龍眼轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫(SRA050205);擬南芥(Arabidopsis thaliana)CRK基因家族成員序列下載于https://phytozome.jgi.doe.gov/pz/portal.?html。
1.2方法
1.2.1 ?龍眼CRK基因家族成員的鑒定及其基本理化性質(zhì)分析??對(duì)龍眼CRK基因家族成員進(jìn)行鑒定,經(jīng)龍眼基因組數(shù)據(jù)庫同源對(duì)比,篩選獲得98條具有完整Open Reading Frame(ORF)的龍眼CRK候選序列。根據(jù)基因注釋,采用DNAMAN 6.0軟件對(duì)CRK的gDNA、CDS以及啟動(dòng)子序列進(jìn)行比對(duì)分析,結(jié)合NCBI Blast同源比對(duì)分析,初步確定龍眼CRK家族成員。其次,根據(jù)其基因座位置[14],將龍眼CRK家族成員命名為CRK1-CRK98(表1)。此外,從ExPASy(www.expasy.org)中獲取CRK家族的基本理化性質(zhì),并對(duì)其分子量(Mw)、氨基酸個(gè)數(shù)(aa)、等電點(diǎn)(pI)、信號(hào)肽(signal peptide)及其糖基化位點(diǎn)(N-glycosyl sites)進(jìn)行系統(tǒng)的分析。
1.2.2CRK基因家族進(jìn)化樹構(gòu)建??采用MEGA 6.06軟件中的鄰近法Neighbor-joining method對(duì)龍眼98個(gè)基因進(jìn)行進(jìn)化樹分析,且將龍眼、擬南芥2個(gè)物種共141條CRK家族氨基酸序列構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹,手動(dòng)刪除同源差異較大的序列后進(jìn)行Bootstrap分析,設(shè)置參數(shù)為1000次重復(fù)性檢驗(yàn)。最后使用iTOL(itol.embl.de)對(duì)進(jìn)化樹進(jìn)行修飾編輯。
1.2.3??龍眼CRK基因家族啟動(dòng)子順式作用元件及蛋白結(jié)構(gòu)域分析??本研究利用PlantCARE對(duì)龍眼CRK家族基因各成員ATG上游2000 bp序列進(jìn)行分析以及利用TBtools結(jié)合龍眼CRK家族基因本身進(jìn)化樹進(jìn)行啟動(dòng)子順式作用元件分析。為了進(jìn)一步了解不同龍眼CRK蛋白間motif組成的相似性和多樣性,可利用MEME(http://meme)對(duì)龍眼CRK蛋白序列中的motif進(jìn)行預(yù)測(cè),其中參數(shù)為:保守基序最小寬度≥6,最大寬度為50,保守基序數(shù)目設(shè)置為25,其他參數(shù)為默認(rèn)值,最后利用TBtools結(jié)合龍眼CRK家族自身進(jìn)化樹繪制分析圖,對(duì)蛋白結(jié)構(gòu)域進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。
1.2.4??龍眼CRK基因家族不同成員的不同組織器官特異性表達(dá)分析??為了解各成員在龍眼不同組織器官或在胚胎中可能發(fā)揮的功能特點(diǎn),通過結(jié)合龍眼基因組數(shù)據(jù)庫提取的CRK家族基因在不同體胚發(fā)生階段NEC、EC、ICpEC、GE以及不同組織器官(種子、根、莖、葉、花、花蕾、果肉、幼果、果皮)中特異表達(dá)的FPKM值,分析龍眼CRK基因家族各成員在不同組織器官中特異性表達(dá)情況。
2.1龍眼CRK基因家族成員的鑒定及其基本理化性質(zhì)分析
根據(jù)CRK家族基因成員基因座的位置將98個(gè)成員命名為DlCRK1~DlCRK98。為進(jìn)一步分析龍眼CRK基因家族的基因結(jié)構(gòu)特征,了解其生物學(xué)功能,因此對(duì)龍眼98條基因的基因結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)含子、外顯子數(shù)目及位置進(jìn)行分析。結(jié)果顯示,龍眼CRK基因長(zhǎng)度介于2~39 kb,其中大部分CRK基因長(zhǎng)度小于5 kb;外顯子數(shù)目5~14個(gè),其中大多數(shù)外顯子個(gè)數(shù)為6~8個(gè)。
對(duì)龍眼DlCRK家族氨基酸序列的基本理化性質(zhì)進(jìn)行分析,結(jié)果如表1所示,龍眼CRK家族成員的蛋白質(zhì)分子量為26.09 ku(DlCRK53)~147.8 ku(DlCRK93),其中大部分基因蛋白分子量分布在60~90 ku之間,平均值為79.34 ku;等電點(diǎn)在5.01(DlCRK41)~9.49(DlCRK5)之間,平均值為6.74,其中pI值大于7的有80條,即大部分為酸性;DlCRK5、DlCRK21、DlCRK35、DlCRK43、DlCRK51、DlCRK66等39個(gè)成員不含有信號(hào)肽,剩余59個(gè)成員均含信號(hào)肽,可以引導(dǎo)蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸;糖基化位點(diǎn)有1個(gè)(CRK53)~20個(gè)(CRK93),大部分分布6~14個(gè),糖基化是一種蛋白轉(zhuǎn)錄翻譯后的修飾方式,在生命活動(dòng)中起重要作用,糖基化位點(diǎn)的多少可能嚴(yán)重影響細(xì)胞的生命活動(dòng)[15]。
2.2 CRK基因家族進(jìn)化樹構(gòu)建
采用龍眼CRK氨基酸序列進(jìn)行進(jìn)化樹構(gòu)建時(shí)手動(dòng)刪除一個(gè)同源差異較大的基因Dlo-?011283.1(DlCRK53),將該基因的長(zhǎng)度、蛋白質(zhì)分子量以及糖基化位點(diǎn)與其他基因相對(duì)比,其數(shù)值明顯較低,且與其他基因的同源差異大,龍眼CRK家族基因與其他模式作物的CRK家族基因親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。利用龍眼和擬南芥2個(gè)物種共141條基因在手動(dòng)刪除3條同源差異較大的基因(Dlo-011283.1?DlCRK53、Dlo-032861.1?CRK88、AT4G23170)后構(gòu)建進(jìn)化樹,可將龍眼和擬南芥2個(gè)物種的CRK蛋白家族分為7類(圖1):Group1中只含有龍眼CRK家族基因,這部分基因與擬南芥CRK基因同源差異較大,Group4中含有大部分ATCRK基因家族成員與DlCRK46、DlCRK63等聚類相對(duì)較近,其余各組中ATCRK基因相對(duì)較少且同物種間同源性高。
2.3龍眼CRK基因家族啟動(dòng)子順式作用元件分析
通過對(duì)龍眼CRK基因家族的啟動(dòng)子預(yù)測(cè)結(jié)果分析表明,龍眼CRK家族的啟動(dòng)子區(qū)域富含光響應(yīng)、逆境脅迫響應(yīng)以及植物激素響應(yīng)的順式作用元件。逆境脅迫中包括低溫脅迫、干旱脅迫、創(chuàng)傷修復(fù)等非生物脅迫。龍眼CRK家族98個(gè)成員中可將97個(gè)進(jìn)行聚類,繪制進(jìn)化樹與其啟動(dòng)子順式作用元件結(jié)合,其中DlCRK53同源差異較大,對(duì)其單獨(dú)作圖(圖2)。其中所有CRK基因啟動(dòng)子均包含至少1個(gè)光響應(yīng)元件;92%的基因響應(yīng)脫落酸、赤霉素、茉莉酸甲酯、生長(zhǎng)素等激素應(yīng)答;此外,86%的基因序列包含厭氧誘導(dǎo)所必需的元件,其中DlCRK44、DlCRK51、DlCRK97、DlCRK12這4個(gè)基因還參與缺氧特異性誘導(dǎo)。含有MBY轉(zhuǎn)錄因子是龍眼CRK基因的另一個(gè)值得注意的特點(diǎn),其中72%的龍眼CRK基因包含MYB光響應(yīng)以及干旱誘導(dǎo)的結(jié)合位點(diǎn),DlCRK98、DlCRK69、DlCRK23、DlCRK31、DlCRK34中包含黃酮類化合物生物合成相關(guān)基因調(diào)控的MYB轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn);還有部分基因(DlCRK41、DlCRK7、DlCRK67、DlCRK68、DlCRK15、DlCRK81、DlCRK31、DlCRK40)包含與細(xì)胞周期相關(guān)的順式作用元件。總之,龍眼CRK基因家族含有多個(gè)順式作用元件可推測(cè)其在功能上的多樣性。
2.4龍眼CRK基因家族蛋白結(jié)構(gòu)域分析
為解龍眼CRK家族基因在龍眼中的蛋白保守結(jié)構(gòu)域特點(diǎn)以及分布情況,使用MEME搜索出25個(gè)motif。大部分序列(圖3)包含motif10(81)、motif6(74)、motif8(82)、motif17(73),說明這4個(gè)基序在龍眼CRK基因家族中比較保守。龍眼CRK基因具有相對(duì)保守的蛋白功能結(jié)構(gòu)域(圖4),功能結(jié)構(gòu)域分析顯示68條基因具有STKc_IRAK結(jié)構(gòu)域,只有DlCRK80和DlCRK86具有B_lecyin結(jié)構(gòu)域。而不能與其他成員進(jìn)行聚類的CRK53其長(zhǎng)度較短,相應(yīng)的蛋白結(jié)構(gòu)域也僅有一個(gè),其功能特性有缺失。通過對(duì)龍眼CRK蛋白家族系統(tǒng)發(fā)育樹的分析結(jié)果可知,位于進(jìn)化樹同一個(gè)分支的同源基因有相似的功能結(jié)構(gòu)域,進(jìn)一步推測(cè)這些基因具有相似的生物學(xué)功能。
2.5龍眼CRK基因家族不同成員在體胚發(fā)生早期不同階段和不同組織器官特異性表達(dá)分析
為了解龍眼CRK基因家族成員們?cè)邶堁垠w胚發(fā)生的不同時(shí)期,生長(zhǎng)發(fā)育過程中不同組織器官中所起到的作用,利用龍眼全基因組數(shù)據(jù)庫中獲得DlCRK基因家族成員在體胚發(fā)生早期不同階段,以及生長(zhǎng)發(fā)育階段不同組織器官的FPKM值,制作熱圖對(duì)其進(jìn)行分析(圖5)。除了DlCRK36、DlCRK97、DlCRK80、DlCRK88、DlCRK67這5個(gè)DlCRK成員在整個(gè)體胚發(fā)生過程以及生長(zhǎng)發(fā)育階段的不同器官中都不表達(dá),其余93個(gè)DlCRK成員在體胚發(fā)生早期不同階段或不同組織器官中都有所表達(dá);在不同體胚發(fā)生階段,98個(gè)成員中有22個(gè)成員在體胚發(fā)生階段完全不表達(dá),其余76個(gè)成員大部分在非胚性階段(NEC)顯著表達(dá),少量成員在CE、ICPEC、GE階段顯著表達(dá);另外,龍眼CRK家族成員在不同組織器官形態(tài)建成方面(幼果、種子、花、花蕾、葉子、果皮、莖)也發(fā)揮著重要作用,但在種子和果實(shí)階段幾乎未表達(dá)。
在不同體胚發(fā)生過程有11種表達(dá)模式:DlCRK31、DlCRK7、DlCRK46、DlCRK29、DlCRK56、DlCRK18、DlCRK22、DlCRK19、DlCRK34、DlCRK37、DlCRK35、DlCRK21、DlCRK11、DlCRK98、DlCRK79、DlCRK6、DlCRK53這17個(gè)基因在體胚發(fā)生早期的4個(gè)階段(NEC、EC、ICpEC、GE)均未表達(dá),不同組織器官中少量表達(dá);在NEC階段上調(diào)表達(dá)而其他階段都下調(diào)表達(dá)(DlCRK25、71、76、64、1、50、2、43、85、83、55、44、66、20、89、17、40、32、8、59、77、12、61、49、74、60、45、48、5、68、93、3、96);在EC階段上調(diào)表達(dá)其他階段都下調(diào)表達(dá)(DlCRK58、41、72);在ICpEC階段上調(diào)表達(dá)在其他階段都下調(diào)表達(dá)(DlCRK30、47、65、9);在NEC和EC階段上調(diào)表達(dá)其他階段都下調(diào)表達(dá)(DlCRK14且在EC階段上調(diào)表達(dá)不明顯);在NEC和ICPEC階段中表達(dá)其他階段下調(diào)表達(dá)(DlCRK24、91、92、69、4、26、84、95、73、63);在NEC和GE階段上調(diào)表達(dá)其他階段下調(diào)表達(dá)(DlCRK10、39、13);在EC和ICPEC階段上調(diào)表達(dá)其他階段下調(diào)表達(dá)(DlCRK94、42、33、16、78、62、51、96、92);在EC和GE階段上調(diào)表達(dá)其他階段下調(diào)表達(dá)(DlCRK28);在ICpEC和GE階段上調(diào)表達(dá)其他階段下調(diào)表達(dá)(DlCRK38、54、57、27、90、75、87、73);DlCRK81、94、15在EC、ICpEC、GE階段均上調(diào)??傮w來看龍眼CRK家族成員在體胚發(fā)生過程中主要呈下調(diào)趨勢(shì)。
在研究中發(fā)現(xiàn)番茄的SlCRK1基因在花這一器官中表達(dá)具有組織特異性(具有花粉特異性的順式作用元件)[8]。根據(jù)龍眼CRK基因家族成員在不同組織器官中特異性表達(dá)分析結(jié)果來看,部分基因在花中顯著表達(dá),所以很可能龍眼CRK家族成員在花這一器官中也具有組織特異性的表達(dá)。在DlCRK64、90、74、81中含有種子特異性的順式作用元件,但DlCRK家族成員在龍眼種子中并未表達(dá),表明雖含有與某種功能相關(guān)的順式作用元件,但最終并不一定會(huì)在組織器官中表達(dá)出來。擬南芥CRK5可以通過控制植物光和作用來控制植物的生長(zhǎng)發(fā)育[4],在龍眼CRK家族成員中有與光響應(yīng)相關(guān)的順式作用元件。對(duì)于龍眼來說與光合作用相關(guān)性最大的組織器官為葉子,與之相對(duì)應(yīng)有一部分DlCRK基因在葉子中顯著表達(dá),所以龍眼CRK家族成員可能通過對(duì)植物色素合成、葉片上氣孔數(shù)量[26]等因素的調(diào)控來影響植物光合作用以及抵抗光脅迫[18-20]。龍眼CRK基因家族成員在幼果中表達(dá)量呈上調(diào)趨勢(shì),說明龍眼CRK基因家族成員在花粉的特異性以及在幼果的形成過程中起著重要作用。龍眼CRK家族成員在胚胎與組織表達(dá)特性具有多樣性與特異性,對(duì)整個(gè)龍眼生長(zhǎng)發(fā)育過程有著重要影響。
3.3大多數(shù)基因受植物激素和逆境調(diào)控
龍眼CRK家族成員中,大部分具有抵抗各種逆境以及受不同激素調(diào)控的順式作用元件,其中包含低溫脅迫、干旱脅迫、創(chuàng)傷修復(fù)等非生物脅迫;響應(yīng)脫落酸、赤霉素、茉莉酸甲酯、生長(zhǎng)素等激素應(yīng)答。脫落酸在種子和芽休眠的起始和維持過程中起著重要作用[27],脫落酸可能通過調(diào)控龍眼CRK家族基因的表達(dá)來影響種子與芽的休眠過程;赤霉素能調(diào)節(jié)種子中淀粉酶的合成,來打破種子休眠,進(jìn)而促進(jìn)莖尖分生組織的細(xì)胞分裂,增強(qiáng)頂端優(yōu)勢(shì),也可使果實(shí)增大[28],所以龍眼CRK家族基因可能與淀粉酶的合成相關(guān),以此影響種子休眠以及植物生長(zhǎng)發(fā)育。植物激素在整個(gè)植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中起著重要作用,而龍眼CRK家族成員大多數(shù)受多種植物激素調(diào)控,進(jìn)一步說明了龍眼CRK基因家族對(duì)龍眼生長(zhǎng)發(fā)育過程中起重要作用。
在龍眼中已發(fā)現(xiàn)多個(gè)基因家族中含有抵抗逆境相關(guān)的功能:龍眼漆酶家族基因可以通過影響細(xì)胞壁組成來響應(yīng)非生物脅[29];DlUGD6參與龍眼中細(xì)胞壁多糖合成,可影響植物對(duì)逆境的抵抗[30];龍眼Hsf可能通過DNA甲基化來影響植物對(duì)逆境的抵抗[13];龍眼ERF家族基因與乙烯之間存在負(fù)調(diào)控[31]。那么龍眼中CRK基因家族成員抵抗逆境的機(jī)理是什么呢?蛋白激酶主要是通過激活不同磷酸化途徑來介導(dǎo)外界環(huán)境信號(hào)的感知與傳遞,調(diào)控下游抗逆基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)來啟動(dòng)相應(yīng)的生理生化等適應(yīng)性的反應(yīng)來降低或者消除危害[22]。有研究發(fā)現(xiàn)擬南芥中CRK45在植物應(yīng)答非生物脅迫(干旱、高鹽以及ABA脅迫)中發(fā)揮著重要作用[3],參與水楊酸介導(dǎo)的抗病信號(hào)途徑的轉(zhuǎn)變[3];AtCRK45和AtCRK36在植物細(xì)胞內(nèi)共同作用,并且參與應(yīng)答脫落酸和滲透脅迫信號(hào)的負(fù)調(diào)控反應(yīng)[3,10]。以上可說明龍眼CRK家族基因可能通過感知和傳遞信號(hào)來調(diào)控抗逆基因的表達(dá),來啟動(dòng)適應(yīng)逆境的能力。另外,植物激素可以對(duì)擬南芥CRK基因家族成員進(jìn)行轉(zhuǎn)錄調(diào)控[32];而龍眼CRK家族成員中有許多響應(yīng)激素應(yīng)答的順式作用元件,其必然與植物抗逆性有直接或間接相關(guān)。在植物的生長(zhǎng)發(fā)育過程中植物激素起著重要作用,而植物抵抗逆境的能力直接決定了植物能否正常的生長(zhǎng)發(fā)育,因此龍眼CRK家族成員對(duì)植物激素的響應(yīng)與抵抗逆境的能力息息相關(guān)。
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