美洲商陆PaCDPK基因家族鉴定及重金属胁迫应答分析

作     者：谢坤宏 张大为 刘营 贺丹 邹子湘 严明理 周定港 Xie Kunhong;Zhang Dawei;Liu Ying;He Dan;Zou Zixiang;Yan Mingli;Zhou Dinggang

作者机构：湖南科技大学生命科学学院湘潭411201 湖南科技大学经济作物遗传改良与综合利用湖南省重点实验室湘潭411201 湖南科技大学重金属污染生态土壤修复与安全利用湖南省高校重点实验室湘潭411201 

出 版 物：《分子植物育种》 (Molecular Plant Breeding)

年 卷 期：2025年第23卷第1期

页      面：71-79页

学科分类：1008[医学-中药学(可授医学、理学学位)] 10[医学] 

基　　金：湖南省自然科学基金项目(2019JJ50176) 湖南省教育厅项目(17C0653) 湖南科技大学科研项目(E51761)共同资助 

主　　题：商陆属(Phytolacca) 全长转录组 钙依赖性蛋白激酶(CDPKs) 生物信息学分析 逆境胁迫 

摘      要：钙依赖性蛋白激酶(CDPKs)是植物细胞内Ca2+信号识别及转导的重要媒介,在生长发育和逆境应答时起重要作用。本研究基于美洲商陆(Phytolacca americana L.)的转录组数据,通过生物信息学对美洲商陆PaCDPK基因家族进行鉴定和分析,分析了该家族基因成员及理化特性、系统进化关系、保守基序和保守功能结构域等,同时分析了其在重金属锰(Mn)和镉(Cd)胁迫下的表达模式。共鉴定到16个CDPK基因,依次命名为PaCDPK1~PaCDPK16,二级结构主要构成元件为α-螺旋和无规卷曲;系统发育分析将16个家族成员分为4个亚家族,且同一亚家族具有相似的保守基序;各成员均具有1个核心蛋白激酶结构域和2个EF-hand结构域;在重金属胁迫下的转录数据分析显示,不同家族成员对不同重金属的响应有不同的表达模式:PaCDPK2、PaCDPK4和PaCDPK5的表达量在两种胁迫下下调,而其他成员的表达量至少在一种胁迫下显著上调。该研究系统鉴定了Mn、Cd超累积植物美洲商陆的PaCDPK基因家族,为进一步了解美洲商陆CDPK基因提供了科学依据,也为深入解析美洲商陆的生长发育、逆境应答尤其是重金属胁迫响应时的功能提供参考。