蓖麻RcCIPKs基因家族鉴定与冷胁迫下的表达模式分析

植物通过启动一系列信号转导途径来应对外部环境,这些途径通常涉及多种蛋白激酶,CBL特异性结合蛋白(CBL-interacting protein kinases,CIPKs)是其中的重要成员之一.本研究利用序列比对法在蓖麻(Ricinus communis)全基因组范围内进行CIPK基因家族鉴定;利用生物信息学手段对基因家族成员序列结构、理化性质、染色体定位、启动子顺式作用元件、蛋白保守结构域、系统进化关系以及聚类方式进行分析;利用RNA-seq与qRT-PCR对RcCIPKs在冷胁迫下的表达进行分析;利用qRT-PCR分析RcCIPKs的组织特异性表达模式与脱落酸(abscisic acid,ABA)激素诱导下的CIPK表达水平;并在烟草(Nicotiana tabacum)表皮细胞中实现RcCIPK16的亚细胞定位分析.结果显示,成功鉴定到18个RcCIPKs基因家族成员;基因分析发现RcCIPKs可分为外显子富集型与外显子贫乏型两类,定位于16个染色体片段上且呈不均匀分布;大多数RcCIPKs启动子区均含有MYB、MYC与ABA响应元件(ABA response element,ABRE)和乙烯响应元件(ethylene response element,ERE),暗示其响应激素诱导与逆境胁迫.大多数Rc-CIPK蛋白的基序类型与排布顺序基本相同,只有RcCIPK3与RcCIPK4存在不同程度的motif缺失;进化树分析将18个RcCIPKs基因聚为A、B、C、D、E 5类,推测不同类型的CIPK蛋白功能存在差异;RNA-Seq和qRT-PCR结果表明仅有RcCIPK1、RcCIPK12与RcCIPK16受冷胁迫诱导表达.该3个基因的组织特异性分析显示,RcCIPK1、RcCIPK12仅在叶与茎中表达,RcCIPK16仅在叶中表达;且3个基因的表达水平均受ABA激素诱导.亚细胞定位分析初步将RcCIPK16定位于细胞质中.本研究在蓖麻全基因组水平对CIPK基因家族进行鉴定,并分析了其冷胁迫下的表达水平,为进一步创制蓖麻抗冷新种质提供重要的候选基因.