结球甘蓝类钙调蛋白CMLs与花粉萌发NPG1及NPGRs相互作用研究

作者:许彬; 曹绍玉; 苏甜; 彭梦玲; 吕霞; 李振林; 张国平; 许俊强
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类钙调蛋白作为钙调蛋白脉的一个家族,调节着植物的生长发育、激素调节和各种压力。类钙调蛋白对于深入研究花粉萌发和伸长具有重要意义。为了研究结球甘蓝花粉CMLs与NPG1的相互作用及相关蛋白,探索CMLs在花粉发育和萌发过程中的作用,从结球甘蓝ZG克隆了12个与花粉发育和萌发相关的CMLs基因和花粉萌发基因npg1、NPGR1和NPGR1。通过酵母双杂交试验检测编码蛋白之间的相互作用,以及NPG1在NPGR1和NPGR2不同授粉时间后的表达水平。结果显示,12个CMLs基因开放阅读框人(ORF)的基因范围从447到1095bp不等,其中cml20、CML48、CML49和CML50都包含四个内含子,CML21包含两个内含子,其余不包含内含子。编码蛋白不含信号肽和跨膜结构域,均为胞外蛋白蛋白,均为亲水性蛋白。它们分别包含2~4个EF-Hands结构域和148~364个氨基酸。据预测,亚细胞定位主要分布在细胞膜、细胞核和核内。结球甘蓝NPG1、NPGR1和NPGR2被分为不同的进化分支,它们最接近油菜和卷心菜,更接近拟南芥。酵母双杂交试验表明,CML13、CML21、CML24和cml42在体外不能与NPG1、NPGR1和NPGR2相互作用,CML15、cml20、CML25、CML39、CML41、CML48和CML49在体外能与NPG1号、NPGR1和NPGR2相互作用。CML可以与NPGR1和NPGR2互动,但不能与NPG1互动。表达分析表明,NPG1表达量授粉后柱头呈显著上升趋势,而NPGR1和NPGR2表达量则没有显著变化。CMLs在不同授粉时间的表达变化不同,其中CML15、cml20、CML39、CML41和CML49表现出先上升后下降的趋势。在这项研究中,可以与NPG1号和NPGRs相互作用的CMLs蛋白在结球甘蓝进行了筛选,表明多种CMLs可以参与花粉萌发和延伸的过程。为研究钙信号系统参与花粉萌发和伸长的机制提供参考。