花生（Arachis hypogaea L.）中MAPK基因家族的全基因组鉴定以及AhMPK3和AhMPK18在植物先天免疫中的功能表征

《BMC Plant Biology》：Genome-wide identification of the MAPK gene family in peanut (Arachis hypogaea L.) and functional characterization of AhMPK3 and AhMPK18 in plant innate immunity

　　

摘要

背景

丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联反应是真核生物中将环境刺激转化为细胞反应的基本信号传导模块。尽管其重要性不言而喻，但在异源四倍体花生（Arachis hypogaea L.）中对这一家族的全面分析仍然有限。

结果

在本研究中，我们在花生基因组中发现了32个AhMAPK家族成员（AhMPK1-AhMPK32）。这些基因在14条染色体上的分布不均，并且普遍缺乏内含子。系统发育分析将AhMPK蛋白分为四个不同的亚组（组I、II、III和IV），每个组内的基因结构和蛋白质基序具有高度保守性。启动子分析显示，存在大量对光、植物激素和非生物胁迫具有响应性的cis作用元件。通过对19种组织和多种胁迫条件下的转录组分析发现，虽然大多数AhMPK基因呈持续表达，但AhMPK3和AhMPK18在多种环境刺激下转录水平显著升高。通过Agrobacterium介导的瞬时和稳定表达进行的功能研究表明，AhMPK3和AhMPK18能够正向调节植物的基础免疫功能。过表达这些基因显著增强了由PAMP诱导的活性氧（ROS）的产生，上调了防御标志基因FRK1的表达，并提高了对Pseudomonas syringae pv. tomato（Pst）DC3000的抵抗力。

结论

总体而言，我们的研究结果为花生AhMAPK家族提供了一个系统的基因组框架，并确定AhMPK3和AhMPK18是提高花生抗病性和抗逆性的关键候选基因。