玉米大斑病菌钙/钙调素依赖性蛋白激酶(CaMK)基因家族的鉴定与表达模式分析

摘要

钙/钙调素依赖性蛋白激酶(calcium/calmodulin-dependent protein kinases,CaMKs)是真核生物钙信号途径中钙调素下游的一类重要靶蛋白,能够引起众多代谢的关键酶或转录因子磷酸化,从而完成对细胞代谢活动或某些基因表达的调节.本研究利用简并引物从玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)中克隆到4个CaMKs基因片段,分别命名为CAK1、CAK2、CAK3和CAK4,通过3'RACE和5'RACE得到全长cDNA,CAK1、CAK2和CAK序列提交GenBank,登录号分别为EU605885、EU605886和EU605887.CAK1基因开放阅读框(open reading frame,ORF)1 218 bp,3’非翻译区(untranslated regions,UTR) 317 bp,5'UTR 500 bp,编码405个氨基酸;CAK2基因ORF 1 194 bp,3'UTR 400 bp,5'UTR 563 bp,编码397个氨基酸;CAK3基因ORF2 304 bp,3'UTR 405 bp,5'UTR207 bp,编码767个氨基酸.生物信息学分析表明,CAK1、CAK2、CAK3和CAK4属多功能CaMKs,均含有12个激酶保守基序;4个CaMKs的激酶保守结构域分属不同类型,其中CAK1和CAK2含有典型的CaMK类丝/苏氨酸蛋白激酶催化结构域,CAK3含有LKB1/CaMKK类丝/苏氨酸蛋白激酶催化结构域,而CAK4含有RCK1样丝/苏氨酸蛋白激酶催化结构域,并分别与真菌的CaMK、CaMKK和MAPKAPK有较近的亲缘关系.实时定量PCR(Real-timequantitative PCR,qRT-PCR)分析表明,在诱导分生孢子萌发并形成附着胞的过程中,CAK2和CAK3表达较活跃,各时期表达水平均接近或高于对照,诱导6和24 h时,表达显著上调(P＜0.05);CAK1和CAK4则在各时期表达水平均显著低于对照(P＜0.05).本研究获得了玉米大斑病菌中4个CaMKs基因,并初步明确了其在病菌侵染结构发育过程中的表达模式,为深入研究该病菌Ca2+途径的作用机制提供了基础资料.