钙依赖蛋白激酶CPK17在花粉管生长中的功能分析

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作   者：

周利明;  任中慧;  刘格;  房玮; 

作者机构：

华北理工大学生命科学学院; 

关键词：

钙信号途径;  基因枪;  钙依赖蛋白激酶;  极性生长;  花粉管; 

期刊名称：

华北农学报

i s s n：

1000-7091

年卷期：

2024 年 39 卷 0S1 期

页   码：

135-142

摘   要：

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。