钙调素基因(HcCaM7)及其蛋白乙酰化修饰参与红麻响应非生物胁迫的作用

钙调素是一类钙依赖性调节蛋白,参与植物的生长发育、抗逆胁迫等多种生物学过程.本课题组前期通过蛋白质乙酰化修饰组学研究发现,红麻钙调素蛋白7的乙酰化修饰参与了红麻花粉的发育调控.为研究其参与抗逆性的机制,本研究以红麻保持系P3B双核期的花药为材料,使用PCR法克隆了钙调素基因HcCaM7,最大开放阅读框(open reading frame,ORF)为450 bp,其由149个氨基酸组成,编码相对分子质量16.85 kD的蛋白;亚细胞定位结果显示,HcCaM7蛋白的表达主要定位在细胞质和细胞膜中;利用病毒诱导的基因沉默技术沉默HcCaM7基因,导致红麻沉默植株的生长受到抑制;进一步在体外采用基因密码子扩展技术对发生乙酰化修饰氨基酸位点进行突变,成功获得具有体外乙酰化修饰位点的蛋白HcCaM7mut,并成功诱导表达了无乙酰化修饰的蛋白HcCaM7,结果表明HcCaM7蛋白发生乙酰化修饰后可以显著促进NADK(NAD激酶)活性;用点板法检测含有HcCaM7蛋白和HcCaM7mut蛋白的重组菌在盐(400 mmol L-1和500 mmol L-1 NaCl)、干旱(400 mmol L-1和600 mmol L-1甘露醇)、重金属(30 mmol L-1和50μmol L-1 CdCl2)及低温胁迫后(利用液氮反复冻融模拟)在LB固体培养基上的存活率发现,含有HcCaM7蛋白的重组菌存活率显著高于空载对照菌,而含有乙酰化修饰的HcCaM7mut蛋白的重组菌存活率进一步提升,表明HcCaM7蛋白能够提高大肠杆菌对非生物胁迫的耐受性,并且乙酰化修饰后效果更佳.因此,HcCaM7基因可以调控红麻生长发育和响应非生物胁迫,乙酰化修饰可以促进HcCaM7蛋白发挥作用.