钙依赖的蛋白激酶与植物抗逆性

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1、生物技术通报·综述与专论·BIOTECHNOLOGYBULLETIN2009年第1期钙依赖的蛋白激酶与植物抗逆性万丙良查中萍戚华雄（湖北省农业科学院粮食作物研究所，武汉430064）摘要：植物钙依赖的蛋白激酶（Calcium-dependentproteinkinases，CDPKs）是细胞Ca2+信号的受体，同时具有Ca2+受体蛋白和Ser/Thr蛋白激酶的功能。许多植物CDPKs基因受环境胁迫刺激发生表达水平的改变，这些基因在植物逆境胁迫的Ca2+信号转导中起着十分重要的作用，为植物CDPKs抗逆功能的研究和植物的抗逆遗传改良提供了理论基础和基

2、因资源。关键词：钙依赖的蛋白激酶环境胁迫Ca2+信号转导抗逆性Calcium-dependentProteinKinases（CDPKs）andPlantTolerancetoEnvironmentalStressesWanBingliangZhaZhongpingQiHuaxiong（FoodCropsResarchInsititute，HubeiAcademyofAgriculturalSciences，Wuhan430064）Abstract：Plantcalcium-dependentproteinkinases（CDPKs）areuniq

3、uereceptorproteinsofcytoplasmCa2+，andalsofeaturesortoffunctionsastheSer/Thrkinases.TheseCDPKsplaykeyrolesinCa2+signaltransductionwhichinvolvesinresponsesofplantcellstoenvironmentalstresses.TheresearchofCDPKs’functioncouldilluminatethemolecularmechanismofplanttolerancetoenviron

4、mentalstressesandsupplystress-tolerancegenesforcropgeneticimprovement.Keywords：Calcium-dependentproteinkinses（CDPKs）EnvironmentalstressesCa2+signaltransductionTolerancetoenvironmentalstresses植物钙依赖的蛋白激酶（calcium-dependentproPKs蛋白在结构上具有保守性。CDPKs为单肽链，teinkinases，CDPKs）的全称是钙依赖而钙调素不

5、依从N端到C端存在4个功能区（结构域），依次为赖的蛋白激酶（calcium-dependent/calmodulin-indep可变区、催化区、连接区和调控区。催化区具有典型endentproteinkinase），广泛存在于植物中，并由多的Ser/Thr蛋白激酶的催化保守序列。连接区由基因编码，如拟南芥和水稻中分别具有34和31个20~30个氨基酸残基组成，紧靠催化区以拟底物的[1，2]CDPKs基因。在植物细胞中，CDPKs作为胞质方式与催化区结合起自抑制作用，所以该区又称自2+抑制区。调控区是Ca2+结合区，有一段结构和功能Ca受体广泛参与植

6、物生长、发育和逆境胁迫的分2+子响应等生理代谢活动的Ca信号转导。近年来，类似于钙调素（CaM）的氨基酸序列，一般有4个与2+2+随着全球气候环境的恶化，高温、干旱及病虫害等Ca结合的EF手性结构，这是CDPKs对Ca高度不良环境条件对农作物生产的影响越来越严重，亲和而不依赖于CaM的原因。2+CDPKs在植物抗逆反应中的功能研究逐渐成为生CDPKs的激活严格依赖于自由Ca的存在，而物学家们研究热点之一。不依赖于CaM。在以HistoneIII-S为底物的体外磷1CDPKs的基本结构和活性调控酸化系统中，SwCDPK使底物HistoneIII-S发

7、生磷2+尽管CDPKs基因在数量上具有丰富性，但CD酸化的激酶活性在Ca存在条件下可以提高80~收稿日期：2008-06-23基金项目：湖北省农业科技创新基金（2007-620-001-03）资助作者简介：万丙良（1968-），男，农学博士，副研究员，主要从事水稻分子育种研究；Tel：027-87389224，E-mail：bingliangw@yahoo.com.cn8生物技术通报BiotechnologyBulletin2009年第1期2+100倍。当系统中加入Ca螯合剂W-7或W-5后，低，在10d龄的水稻小苗中检测不到mRNA的积2+随着螯

8、合剂浓度的增加，自由Ca浓度减小，SwCD-累，但当经过低温或盐胁迫处理8~24h后，Os-[7]PK的激酶活性也随之降低