Page 85 - 《广西植物》2023年第6期
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６ 期 苏桂军等: 花生铝响应类受体蛋白激酶 ＡｈＰＲＫ４ 的原核表达分析 １ ０ ７ １
(１. Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｐｌａｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ/ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅꎬ Ｇｕａｎｇｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｎａｎｎｉｎｇ ５３０００４ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ
２. Ｇｕａｎｇｘｉ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ａｇｒｏ￣Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｇｒｏ￣Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｓａｆｅｔｙꎬ Ｎａｎｎｉｎｇ ５３０００４ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ３. Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ
Ｃｒｏｐ Ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｉｌｌａｇｅꎬ Ｇｕａｎｇｘｉ Ｃｏｌｌｅｇｅｓ ａｎｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓꎬ Ｎａｎｎｉｎｇ ５３０００４ꎬ Ｃｈｉｎａ )
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｈｅ ｐｏｌｌｅｎ ｒｅｃｅｐｔｏｒ￣ｌｉｋｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｋｉｎａｓｅ (ＰＲＫ) ｆａｍｉｌｙꎬ ａｎ ＬＲＲ ｒｅｃｅｐｔｏｒ￣ｌｉｋｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｋｉｎａｓｅꎬ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｐｌａｙｓ
ａ ｒｏｌｅ ｉｎ ｐｏｌｌｅｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎꎬ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｐｌａｙｓ ａ ｒｏｌｅ ｉｎ ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｓｐｏｎｓｅ. Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ
ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ ｄａｔａ ｔｈａｔ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｉｎ ｏｕｒ ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｓｔｕｄｙꎬ ｗｅ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ＡｈＰＲＫ４ ｗａｓ ａｎ ａｌｕｍｉｎｕｍ￣ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｇｅｎｅ. Ｔｏ
ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ＡｈＰＲＫ４ ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｓｔｒｅｓｓꎬ ｗｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ＡｈＰＲＫ４ ｂｙ ｑＲＴ￣ＰＣＲ ｉｎ
‘ＺＨ２’ ( Ａｌ￣ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ) ａｎｄ ‘ ９９￣１５０７’ ( Ａｌ￣ｔｏｌｅｒａｎｔ)ꎬ ｃｌａｒｉｆｉｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｇｅｎｅｔｉｃ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆ
ＡｈＰＲＫ４ ｂｙ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓꎬ ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｔｒｅｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｇｅｎｅｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓꎬ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｔｈｅ ｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔ
ｐｌａｓｍｉｄ ｂｙ ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎꎬ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｅ ｉｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ ｄｏｍａｉｎ ｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔ ｐｒｏｔｅｉｎ ｏｆ ＡｈＰＲＫ４ ｂｙ
ｐｒｏｋａｒｙｏｔｉｃ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔ ｐｒｏｔｅｉｎ ｂｙ ｉｎｃｕｂａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ
ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｅｄ ａｎｔｉｂｏｄｙｓ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ｔｈｅ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ＡｈＰＲＫ４ ｗａｓ ｕｐ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ａｆｔｅｒ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓꎬ ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈａｔ ＡｈＰＲＫ４ ｗａｓ ａｎ ａｌｕｍｉｎｕｍ
ｉｎｄｕｃｉｂｌｅ ｇｅｎｅ. (２) Ｔｈｅ ＡｈＰＲＫ４ ｐｒｏｔｅｉｎ ｈａｄ ６７３ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ｗｉｔｈ ｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅ ｄｏｍａｉｎꎬ ｓｉｇｎａｌ ｐｅｐｔｉｄｅ ａｎｄ
ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ ａｃｔｉｖｅ ｓｉｔｅｓꎬ ｂｅｌｏｎｇｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ＬＲＲ￣ＩＩＩ ｐｒｏｔｅｉｎ ｋｉｎａｓｅ ｆａｍｉｌｙ. (３) Ｔｈｅ ＧＳＴ￣ＡｈＰＲＫ４￣ＣＤ ｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔ
ｐｒｏｔｅｉｎ ｗａｓ ｉｎｄｕｃｅｄ ｉｎ ｖｉｔｒｏ ａｎｄ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ Ｗｅｓｔｅｒｎ Ｂｌｏｔ. Ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔ ｐｒｏｔｅｉｎ ｈａｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｅｄ ｏｎ ｂｏｔｈ
ｓｅｒｉｎｅ / ｔｈｒｅｏｎｉｎｅ ａｎｄ ｔｙｒｏｓｉｎｅ ｒｅｓｉｄｕｅｓꎬ ｂｕｔ ｈａｄ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ａｕｔｏ￣ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ ａｃｔｉｖｉｔｙ. Ｉｎ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎꎬ ＡｈＰＲＫ４ ｉｓ
ａｎ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｇｅｎｅꎬ ｗｈｉｃｈ ｐａｒｔｉｃｉｐａｔｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｈｏｒｔ￣ｔｅｒｍ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｉｓ ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｅｄ
ｉｎ ｖｉｔｒｏ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｐｅａｎｕｔ (Ａｒａｃｈｉｓ ｈｙｐｏｇａｅａ)ꎬ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｓｔｒｅｓｓꎬ ｐｏｌｌｅｎ ｒｅｃｅｐｔｏｒ￣ｌｉｋｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｋｉｎａｓｅꎬ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓꎬ
ｐｒｏｋａｒｙｏｔｉｃ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ
花生(Ａｒａｃｈｉｓ ｈｙｐｏｇａｅａ) 是我国重要的油料和 递和激活下游信号通路完成胞内外信号转导的酶
经济作物ꎬ是主要的食用植物油来源ꎮ 在我国ꎬ花 活性受体(马媛媛等ꎬ２００５)ꎬ在植物中广泛存在ꎬ
生产区可分为南方产区和北方产区ꎮ 但是南方地 并可分为多个家族( Ｓｈｉｕ ＆ Ｂｌｅｅｃｋｅｒꎬ ２００１ａꎬ ｂ)ꎬ
区的土壤多为酸性土壤ꎬｐＨ 值在 ４.５ ~ ６.０ 之间ꎬ 参与众多生长代谢过程的调控ꎬ如参与植物的生
Ａｌ Ｏ 含 量 高ꎬ 交 换 性 Ａｌ 占 阳 离 子 交 换 量 的 长发育进程(Ｎｉｂａｕ ＆ Ｃｈｅｕｎｇꎬ ２０１１)、植物对病虫
３＋
２ ３
２０％ ~ ８０％(李庆逵ꎬ１９８３)ꎮ 当 ｐＨ 低于 ５.０ 时ꎬ铝 害防御应答( Ｙａｎｇ ＆ Ｒａｍｏｎｅｌｌꎬ ２０１２) 和植物抵抗
以有毒的形态存在来引起作物毒害ꎬ故酸雨和铝 非生物胁迫(Ｏｓａｋａｂｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１０) 等ꎮ ＰＲＫｓ 蛋白
毒被认为是南方地区农作物生长重要的限制因子 是一类富含亮氨酸重复序列( ＬＲＲ) 的 ＲＬＫ 蛋白
之一(李学垣等ꎬ１９９５)ꎮ 在我国ꎬ南方产区花生产 (Ｄｕｃｋｎｅｙ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)ꎬ首个 ＰＲＫ 激酶是在矮牵
量低于全国平均水平ꎬ与北方产区相比仍然存在 牛中被发现ꎬ命名为 ＰＲＫ１ꎬ特异性分布在花粉中ꎬ
较大的差距(鲁清等ꎬ２０１７)ꎬ故通过阐明花生受铝 并在减数分裂中发挥作用( Ｍｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ １９９４)ꎮ 拟
毒害的机制ꎬ进而选育耐铝性品种来提高南方花 南芥中的 ６ 个 ＰＲＫ 成员也在花粉中高表达ꎬ并命
生生产力愈发重要ꎮ 研究表明花生受铝毒害的部 名为 ＡｔＰＲＫ１－６( Ｃｈａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１３)ꎮ 研究发现ꎬ
位主要是根尖ꎬ表现为根系生长受抑制、线粒体功 ＰＲＫｓ 在花粉管发育( Ｃｈａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１３ꎻＤｕｃｋｎｅｙ
能受损、ＲＯＳ 迸发以及发生细胞程序性死亡等( 詹 ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)、信号转导( Ｈｕａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４) 和细
洁等ꎬ２００８ꎻ徐芬芬等ꎬ２０１４ꎻＨｕａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４)ꎮ 胞死亡(Ｗｒｚａｃｚｅｋ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４) 等方面发挥了重要
花生响应铝毒害的机制主要包括外部排斥和内部 的调控作用ꎬ但关于 ＰＲＫｓ 在胁迫中的功能研究很
耐受两种ꎬ这两种机制中需要众多成员参与来传 少ꎬ仅在拟南芥的低水势胁迫下研究发现ꎬ相较于
递信号ꎬ发挥功能ꎬ最终使得花生响应铝毒害ꎮ 野生型ꎬ突变体 ｐｒｋ１ 会积累更多的脯氨酸来响应
类受体蛋白激酶( ｒｅｃｅｐｔｏｒ￣ｌｉｋｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｋｉｎａｓｅｓꎬ 胁迫(Ｖｅｒｓｌｕｅｓ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４)ꎬ而 ＰＲＫｓ 在铝胁迫下
ＲＬＫｓ)是一种由胞外域接收信号ꎬ后通过激酶域传 是否有响应还未见报道ꎮ
