沉香树中的钙依赖性蛋白激酶（CDPK）基因家族：全基因组鉴定及胁迫条件下的表达分析

《Trees》：Calcium-dependent protein kinase (CDPK) gene family in Aquilaria agallocha tree: genome-wide identification and expression analysis under stress conditions

　　

摘要

核心要点

这项研究是首次对沉香树中的钙依赖性蛋白激酶（CDPK）基因家族进行的全面全基因组研究。研究共发现了24个CDPK基因，同时详细研究了蛋白质-蛋白质相互作用、基因本体论、启动子组成、RNA测序以及RT-qPCR技术。研究结果表明，AaCDPK蛋白作为信号分子，参与了沉香树的防御反应。

摘要

钙离子（Ca²⁺）在植物信号传导中是一种普遍存在的第二信使。钙依赖性蛋白激酶（CDPKs）是关键的传感器，它们通过磷酸化下游蛋白，将钙离子浓度的变化转化为生化反应。这些磷酸化作用会影响多种生理过程，包括植物激素信号传导和次生代谢物的合成。沉香树因能产出具有商业价值的沉香而闻名于印度东北部，这种珍贵的树脂是树木为应对非生物和生物胁迫，尤其是真菌感染而产生的防御物质。然而，关于沉香树脂生物合成的分子途径，尤其是CDPK基因的作用，目前仍缺乏研究。在这项研究中，通过全基因组分析发现了24个AaCDPK基因，并将其分为四个不同的系统发育群。启动子分析显示存在可响应胁迫和激素的顺式调控元件。进化分析表明，AaCDPK基因家族的扩张是由分散复制事件驱动的，而非全基因组或片段复制事件，这一特征体现了这种产树脂树种的独特进化模式。RT-qPCR分析证实，在MeJA、H₂O₂和CaCl₂处理下，AaCDPK10、32、1.1、17.2、21和20等关键基因的表达水平会上升。通过整合蛋白质-蛋白质相互作用、基因本体论、RNA测序和qRT-PCR分析结果，可以发现AaCDPK蛋白与ROS介导的树脂形成过程存在关联，从而为沉香形成机制的研究提供了新见解。这些发现表明，AaCDPK蛋白参与了沉香树与防御反应及次生代谢相关的钙介导信号传导机制。这项研究为了解AaCDPK蛋白的调控机制奠定了基础，也为未来研究其作为沉香形成起始阶段的调控因子提供了方向。