华北农学报

作者：周利明, 任中慧, 刘格, 房玮

单位：华北理工大学 生命科学学院,河北 唐山 063210

关键词：花粉管,极性生长,基因枪,钙依赖蛋白激酶,钙信号途径,

基金：国家自然科学基金项目(31400168); 河北省自然科学基金项目(C2018209112)

钙依赖蛋白激酶(CPK)是一类响应钙信号的蛋白激酶,参与调节植物繁殖中钙信号和细胞骨架精密控制的花粉管极性生长。为揭示拟南芥CPK在花粉管极性生长中的功能,利用生物信息学方法分析CPK家族成员的表达模式和进化关系,构建持续激活(CA)和显性抑制(DN)型CPK17突变体。基于基因枪技术,观察CA-CPK17和DN-CPK17过表达花粉管的表型变化,比较高钙和低钙胁迫对CPK17和CA-CPK17过表达花粉管生长的影响,分析CPK17与同源蛋白CPK34的共同表达情况。另外预测CPK17的互作蛋白网络,并对部分互作蛋白进行验证。结果显示,拟南芥中有7个花粉特异表达的CPKs,其中CPK17和CPK34具有高度的相似性(93%),并在成熟花粉中高表达,在其他组织中低表达或不表达。过量表达CPK17对花粉管生长没有显著影响,而CA-CPK17则导致花粉管去极化生长和顶端肿胀,DN-CPK17无明显效果。过量表达CPK34也引起类似的花粉管生长缺陷,而同时过表达CPK17和CPK34则使缺陷加重。钙胁迫试验显示,CPK17过表达花粉管对低钙条件不敏感,而对高钙条件敏感。而缺乏调控域的CA-CPK17过表达花粉管对高钙和低钙条件均不敏感。预测的CPK17互作蛋白主要是ROP负调节因子,但酵母双杂交试验未能证实存在互作关系。这些结果表明,CPK17的C端调控域在钙信号的响应中起重要作用。CPK17和CPK34在花粉管生长中具有协同作用,可能通过调控钙离子的内流,进而影响胞内的钙离子梯度。

来源：2024年第S1期

《华北农学报》期刊编辑部

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