喻絲絲 羅曦 連玲 許惠濱 陳麗萍 魏毅東 蔡秋華 謝華安 張建福

摘要：【目的】植物通過(guò)啟動(dòng)一系列信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程來(lái)應(yīng)對(duì)外部環(huán)境，這些過(guò)程通常涉及多種蛋白激酶，包括鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶B樣蛋白互作激酶（calcineurin B-like protein-interacting protein kinases，CIPKs）。為更加清晰全面地了解水稻CIPK基因家族，本研究根據(jù)最新的基因組測(cè)序數(shù)據(jù)對(duì)水稻基因組中的CIPKs進(jìn)行了鑒定?！痉椒ā客ㄟ^(guò)探討擬南芥和水稻中CIPKs蛋白家族的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合生物信息學(xué)和qRT-PCR技術(shù)系統(tǒng)分析水稻中CIPKs家族蛋白的結(jié)構(gòu)。結(jié)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，比較了粳稻云引受稻瘟病菌誘導(dǎo)后的表達(dá)情況?！窘Y(jié)果】根據(jù)最新的水稻基因組數(shù)據(jù)，鑒定出31個(gè)水稻OsCIPK基因。系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)分析結(jié)果表明，31個(gè)OSCIPK基因可分為5個(gè)亞家族，這些亞家族具有不同的外顯子一內(nèi)含子和UTR的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。從廣譜抗稻瘟病品種粳稻云引受稻瘟病菌誘導(dǎo)的基因表達(dá)譜的趨勢(shì)聚類(lèi)中篩選出了OsCIPK5基因并對(duì)其進(jìn)行了表達(dá)分析，結(jié)果表明，云引中OsCIPK5基因受稻瘟病菌的誘導(dǎo)表達(dá)。【結(jié)論】?jī)?nèi)含子缺失和片段重復(fù)在水稻OSCIPK基因家族的擴(kuò)展中起到重要作用，同時(shí)OsCIPK5受到稻瘟病菌的誘導(dǎo)表達(dá)。

關(guān)鍵詞：水稻;CIPK;基因家族;OsCIPK5;稻瘟病菌;qRT-PCR

中圖分類(lèi)號(hào)：S511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-0384（2019）11-1237-09

0 引言

【研究意義】植物利用多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑對(duì)外界環(huán)境做出響應(yīng)，細(xì)胞內(nèi)鈣濃度的瞬時(shí)升高是機(jī)體對(duì)非生物脅迫和生物脅迫等多種信號(hào)響應(yīng)的主要事件少習(xí)。高等植物表達(dá)幾個(gè)主要的鈣傳感器家族，包括鈣調(diào)蛋白（calmodulin，CaM）、CaM相關(guān)蛋白、CBL蛋白以及鈣依賴蛋白激酶（calcium-dependentprotein kinases，CDPKs）[6-10]。CBL蛋白通過(guò)激活靶蛋白，如CBL互作蛋白激酶（CBL-interacting proteinkinases，CIPKs）來(lái)觸發(fā)Ca²⁺介導(dǎo)的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)。植物CIPK的N端含有一個(gè)Ser/Thr蛋白激酶結(jié)構(gòu)域，C端含有一個(gè)NAF結(jié)構(gòu)域。擬南芥中的CIPK蛋白最初被稱(chēng)為SOS2蛋白激酶（Sail overly sensitive 2，SOS2），激活的CIPK可通過(guò)磷酸化下游信號(hào)元件來(lái)轉(zhuǎn)導(dǎo)鈣信號(hào)[11]。在擬南芥中，含有SOS3（CBL蛋白）[12-13]、SOS2（CIPK蛋白）[12-14]和SOS1（被SOS2激活的Na⁺/H⁺反向運(yùn)輸載體）[15-17]的SOS通路在Ca²⁺信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用已被詳細(xì)解析，其可以在鹽脅迫條件下維持離子穩(wěn)態(tài)[11，13，15，18-19]。【前人研究進(jìn)展】前人基于基因組的分析表明，擬南芥中存在25個(gè)AtCIPK基因，水稻中存在30個(gè)OsCIPK基因[20-22]。Kolukisaoglu等[20]報(bào)道了30個(gè)水稻基因組中的OsCIPK基因，并將它們分別命名為OsCIPKI至OsCIPK30。研究表明，干旱、鹽堿化、低溫、聚乙二醇（PEG）或脫落酸（abscisic acid，ABA）等非生物脅迫可誘導(dǎo)20個(gè)OsCIPK基因的轉(zhuǎn)錄[21]。3個(gè)OsCIPK基因（OsCIPK3，OsCIPK12和Os CIPKI $）的過(guò)表達(dá)分別顯著提高了轉(zhuǎn)基因植物對(duì)低溫、干旱和鹽脅迫的耐受性[21]。Chen等[22]分離鑒定了15個(gè)OsCIPK基因，基因表達(dá)分析表明，這些基因可不同程度地被生物脅迫，如：白葉枯病菌和非生物脅迫（重金屬、高鹽度、低溫和ABA）誘導(dǎo)表達(dá)。其中，經(jīng)白葉枯病菌感染后，5個(gè)OsCIPK基因（OsCIPK1、2、10、11和12）轉(zhuǎn)錄上調(diào)，另有4個(gè)OSCIPK基因（OsCIPK2、10、11和14）受所有脅迫處理誘導(dǎo)，表明這些OsCIPK基因參與了多個(gè)脅迫反應(yīng)途徑和/或植物的抗病反應(yīng)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】雖然CIPK基因家族在許多植物中得到了廣泛的研究，但是目前對(duì)水稻CIPK蛋白的認(rèn)識(shí)還很有限。由于CIPK基因在植物多種生理功能中發(fā)揮重要作用，因此，對(duì)水稻CIPK家族成員進(jìn)行系統(tǒng)的研究具有重要意義?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】在本研究中，我們利用EnsemblPlants（http：//plants.ensembl.org/）數(shù)據(jù)庫(kù)和UniProt（https：//www.uniprot.org/uniprot/）蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)的最新基因組數(shù)據(jù)鑒定出了31個(gè)水稻CIPK基因，進(jìn)一步研究了該基因家族成員的外顯子一內(nèi)含子的結(jié)構(gòu)、基序組成、基因復(fù)制、染色體分布、系統(tǒng)發(fā)育和同源性等，并分析了粳稻云引中OsCIPK5基因受稻瘟病菌誘導(dǎo)的表達(dá)情況，為水稻CIPK基因家族成員的功能鑒定提供了有價(jià)值的線索。

1 材料與方法

1.1 水稻CIPK基因家族的鑒定

在Ensembl Plants（http：//plants.ensembl.orgo數(shù)據(jù)庫(kù)下載水稻和擬南芥基因組序列文件，用TBtools軟件從基因組序列中提取CDS序列，再轉(zhuǎn)換成蛋白質(zhì)序列。

在UniProt（https：//www.uniprot.org/uniprot/）蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)下載水稻或擬南芥CIPK基因家族蛋白序列，用HMMER 3.0軟件建模并搜索水稻或擬南芥中CIPK基因家族的成員，去掉序列重復(fù)的成員，篩選后的家族成員在NCBI（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/bwrpsbo預(yù)測(cè)保守結(jié)構(gòu)域，根據(jù)CIPK基因家族的保守結(jié)構(gòu)域，驗(yàn)證基因家族中序列異常的成員，并對(duì)其進(jìn)行手動(dòng)校正。等電點(diǎn)、分子量等數(shù)據(jù)由ExPasy（http：//web.expasy.org/protparam/）網(wǎng)站在線工具計(jì)算得來(lái)。

1.2 水稻CIPK基因家族結(jié)構(gòu)分析

用MEGAX軟件的極大似然估計(jì)法（MaximumLikelihood）構(gòu)建31個(gè)水稻CIPK基因家族的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)。bootstrap replications參數(shù)為1000，模型為L(zhǎng)G+G。CIPK蛋白序列用MEME（http：//meme.nbcr.net/meme/intro.html）在線工具分析水稻CIPK基因家族保守motif，motif數(shù)為10。用TBtools軟件對(duì)水稻CIPK基因結(jié)構(gòu)、保守結(jié)構(gòu)域可視化，再將上述分析結(jié)果合并為一張圖。

1.3 水稻CIPK基因家族進(jìn)化分析

1.3.1 CIPK基因在染色體上的分布通過(guò)NCBI（ftp：//ftp.ncbi.nlm.nih.gov/blast/）下載的blast軟件對(duì)水稻基因組進(jìn)行自身比對(duì)，再用MCScanX（Multiple CollinearityScan toolkit）軟件對(duì)比對(duì)結(jié)果進(jìn)行共線性分析，提取水稻CIPK基因的直系同源基因ID。用TBtools軟件對(duì)CIPK基因在水稻12條染色體上的分布以及CIPK基因中直系同源基因關(guān)系進(jìn)行可視化。

1.3.2 水稻和擬南芥CIPK基因的進(jìn)化與分類(lèi)用MEGAX軟件的極大似然估計(jì)法（Maximum Likelihood）構(gòu)建31個(gè)水稻CIPK基因和26個(gè)擬南芥CIPK基因的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，設(shè)置參數(shù)同上。導(dǎo)出文件，用Figtree軟件對(duì)水稻和擬南芥CIPK基因分類(lèi)進(jìn)行注釋與可視化。

1.4 qRT-PCR分析

利用TriPure Isolation Reagent提取總RNA，選擇Actin為內(nèi)參基因，下載Actin和OsCIPK5的CDs序列，設(shè)計(jì)引物如表1所示。

采用噴霧接種法將稻瘟病菌孢子液分別噴灑到粳稻云引三葉一心期幼苗的葉片上，分別于0、12、24、36、48、72、96、120、144、168h共10個(gè)時(shí)間點(diǎn)取云引葉片樣品，用液氮速凍，保存于-80℃冰箱中備用。提取的葉片RNA用High-Capacity cDNAArchive Kit反轉(zhuǎn)成單鏈cDNA，將cDNA稀釋20倍用于qRT-PCR分析。通過(guò)ABI Prism■7500型熒光定量PCR儀進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，之后通過(guò)儀器自帶軟件生成柱形圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻CIPK基因的鑒定、染色體分布及同源性分析

通過(guò)BLAST和Hidden Markov Model搜索，對(duì)OsCIPK蛋白進(jìn)行了鑒定。從水稻基因組中共鑒定出31個(gè)非冗余CIPK。保守域分析證實(shí)，所有的OsCIPK都能識(shí)別出S_TKc結(jié)構(gòu)域，這是CIPK家族的基本特征。此外，對(duì)CIPK蛋白的多重序列比對(duì)表明，本研究中鑒定的所有OsCIPK在N端均含有激酶結(jié)構(gòu)域，29個(gè)OsCIPK在C端均含有CIPK_C結(jié)構(gòu)域。由于部分基因含有選擇性mRNA剪接，因此選擇每個(gè)基因最長(zhǎng)的蛋白進(jìn)行進(jìn)一步分析。31個(gè)預(yù)測(cè)的OsCIPK蛋白的氨基酸殘基范圍為405～541個(gè)，相對(duì)分子質(zhì)量范圍為43.97～59.81kDa（表2）。

圖1顯示，除連鎖群（linkage groups，LG）4和10無(wú)OsCIPK基因外，OsCIPK基因不均勻地分布于水稻10個(gè)LG。LG1的OsCIPK基因數(shù)量最多，共有7個(gè)。有些連鎖群基因較多（如：LG1、LG5），而另一些連鎖群基因較少;有些LG只有一個(gè)基因（如：LG2）。LG長(zhǎng)度與OsCIPK基因數(shù)量無(wú)顯著正相關(guān)。根據(jù)Holub[23]的描述，在200 kb內(nèi)包含兩個(gè)或多個(gè)基因的染色體區(qū)域被定義為串聯(lián)重復(fù)事件。在LG1、5、7和9上，有10個(gè)OSCIPK基因（OsCIPK12/OsCIPK30、OsCIPK5/OsCIPK13、OsCIPK22/OsCIPK18、OsCIPK2/OsCIPK29和OsCIPK16/OsCIPK27）聚集成5個(gè)串聯(lián)重復(fù)區(qū)域。LGl有兩個(gè)簇，表明其為OsCIPK基因的一個(gè)分布熱點(diǎn)。

為了更好地理解OsCIPK基因家族的進(jìn)化程度，計(jì)算了OSCIPK基因?qū)Φ腒a/Ks比值（表3）。所有直系同源的OsCIPK基因?qū)a/Ks<1，說(shuō)明水稻OsCIPK基因家族在進(jìn)化過(guò)程中可能經(jīng)歷了較強(qiáng)的純化選擇性壓力。

2.2 水稻CIPK基因的結(jié)構(gòu)和保守基序

為了更好地了解水稻CIPK基因家族的結(jié)構(gòu)特征，本研究根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分析了內(nèi)含子/外顯子分布、保守基序和順式元件。系統(tǒng)發(fā)育分析表明，31個(gè)OsCIPK家族成員被分為5組（A、B、C、D和E;圖2）。含有10～21個(gè)外顯子的多外顯子OsCIPK基因被聚集到A組，而只有1～4個(gè)外顯子的缺外顯子成員被聚集到其他4組（B、C、D和E;圖2）。各類(lèi)群保守的外顯子數(shù)目支持了它們之間的密切進(jìn)化關(guān)系和類(lèi)群的分類(lèi)。在擬南芥中，CIPK基因也被分為外顯子豐富組和外顯子貧乏組[20]。目前在玉米、楊樹(shù)等單子葉植物和雙子葉植物中發(fā)現(xiàn)的CIPK基因也存在類(lèi)似的現(xiàn)象[24-25]，說(shuō)明了口尸尺基因家族結(jié)構(gòu)的保守性。在植物進(jìn)化的早期，內(nèi)含子的產(chǎn)生率較高[26]。此外，根據(jù)Nuruzzaman等[27]的研究，分段復(fù)制后內(nèi)含子丟失的速度快于內(nèi)含子獲得的速度。因此，A組可能代表CIPK家族的原始基因。此外，除了OsCIPK27，所有B組的缺外顯子OsCIPK含有極短或沒(méi)有5'-UTR，3'-UTR也短;除了密切相關(guān)的基因OsCIPK5/OsCIPK20以及OsCIPK28，C組OSCIPK的5'-UTR長(zhǎng)且分段;除了OsCIPK13，D組的5'-UTR也極短，但3'-UTR長(zhǎng);E組的UTR雖短，但兩端都有?？偟膩?lái)說(shuō)，同一組中的基因結(jié)構(gòu)都基本一致，說(shuō)明CIPK組別的分類(lèi)與基因結(jié)構(gòu)的特性有關(guān)。

利用基序分析進(jìn)一步支持了水稻OsCIPK的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系和分類(lèi)（圖2）。利用MEME軟件對(duì)水稻OsCIPK的10個(gè)保守基序進(jìn)行了特征分析。值得注意的是，所有水稻OsCIPK蛋白都含有標(biāo)記為S Medomain的1、2、3、4、5、9motif，而除OsCIPK22和OsCIPK29外的29個(gè)水稻OsCIPK蛋白都含有與CIPK_C domain密切相關(guān)的6、7、8、10 motif。雖然OsCIPK29缺失了 motif 6，但它也含有其他基序賦予的S_TKc domain和CIPK_C domain，雖然OsCI-PK22 C端為AMPKA_C_like domain，但OSClPK22C端基序排列和結(jié)構(gòu)與OsCIPK29一樣，說(shuō)明AMPKAC_like domain與CIPK_C domain的功能是一樣的。CIPK蛋白具有N端催化激酶結(jié)構(gòu)域和含有NAF基序的C端調(diào)控結(jié)構(gòu)域的保守特性[25]。因此，本研究鑒定的所有水稻OsCIPK均具有CIPK家族的保守特征。保守的NAF基序介導(dǎo)了CBL-CIPK之間的物理互作，表明所鑒定的OsCIPK可能在CBL-CIPK網(wǎng)絡(luò)中存在功能上的連接[28]。另外，在OsCIPK22和OsCIPK29這對(duì)旁系同源序列中，缺乏同樣注釋為NAF域的motif 6。

2.3 水稻和擬南芥CIPK基因家族的進(jìn)化與分類(lèi)

為了研究水稻OsCIPK蛋白與其他物種已知CIPK蛋白的進(jìn)化關(guān)系，以水稻和擬南芥CIPK家族蛋白的全氨基酸為基礎(chǔ)，構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)（圖3）。結(jié)果表明，根據(jù)序列相似性，57個(gè)CIPK蛋白可分為5個(gè)不同的類(lèi)群（A～E），這與前人對(duì)擬南芥和胡楊CIPK的報(bào)道一致[24]。這31個(gè)OsCIPK被分配到5個(gè)具有較高自舉值（bootstrap values，BV）的組，同時(shí)還有26個(gè)AtCIPK。油菜中CIPK的分類(lèi)也出現(xiàn)了類(lèi)似的現(xiàn)象，其中油菜CIPK與擬南芥、水稻、玉米等物種的CIPK共分為4組[29]。

系統(tǒng)發(fā)育分析還發(fā)現(xiàn)了水稻與擬南芥親緣關(guān)系密切的同源CIPK（A組中OsCIPK24與AtCIPK24、OsCIPK8與AtCIPK8、OSCIPK23與AtCIPK23、OsCI-PK9與AtCIPK9;B組中OsCIPK16與AtCIPK16;C組中OsCIPK6與AtCIPK6、OsCIPK20與AtCIPK20;D組中OsCIPK7與AtCIPK7），表明在水稻和擬南芥分化之前就存在著一組古老的口PK基因。AtCIPK24/AtSOS2與OsCIPK24高度相似，可以與AtCBL4/AtSOS3相互作用，作用于Na⁺/H⁺的反向運(yùn)輸載體AtSOS1/AtNHX7，增強(qiáng)擬南芥根系的耐鹽脅迫能力[30]。AtCIPK8是OsCIPK8的同源基因，參與調(diào)控初級(jí)硝酸鹽反應(yīng)的低親和階段[31]。這些證據(jù)表明CIPK基因可能在水稻中發(fā)揮作用。

2.4 稻瘟病菌對(duì)水稻OsCIPK5基因表達(dá)的誘導(dǎo)

在植物中，鈣在各種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中起著普遍的信使作用，包括對(duì)生物[32-33]和非生物脅迫[3，34]的反應(yīng)，以及對(duì)細(xì)胞和發(fā)育過(guò)程的調(diào)控[35-36]。在水稻中，已有一些基于表達(dá)模式和生化數(shù)據(jù)的報(bào)道推測(cè)了OsCIPK可能的功能。OsCIPK23對(duì)授粉和干旱脅迫均有一定的作用[37];OsCIPK19響應(yīng)光和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[38];OsCIPK31的表達(dá)受低溫、鹽、光、細(xì)胞分裂素和糖等多種信號(hào)的影響[39];OsCIPK15在水稻缺O(jiān)：耐受性中發(fā)揮了重要作用[40];OsCIPK1、OsCIPK2、OsCIPK10、OsCIPK11和OsCIPK12在接種白葉枯病菌后表達(dá)顯著上調(diào)[22]。這些研究表明OsCIPK可能參與多種逆境信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)，但到目前為止還未有報(bào)道OsCIPK基因受稻瘟病菌的影響。本課題組利用Self-Organizing Map（SOM）方法對(duì)抗稻瘟病粳稻品種云引在不同侵染時(shí)間下的基因表達(dá)差異進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)OsCIPK5基因顯著上調(diào)[41]，因此從中篩選出OsCIPK5基因并鑒定其表達(dá)是否受到稻瘟病菌的影響。隨著侵染時(shí)間延長(zhǎng)，OsCIPK5基因的的表達(dá)水平呈升高趨勢(shì)。進(jìn)一步進(jìn)行qRT-PCR驗(yàn)證，分析其在稻瘟病菌侵染后10個(gè)時(shí)間點(diǎn)[0、12、24、36、48、72、96、120、144、168 hai（hours after infection）]的表達(dá)模式（圖4）。結(jié)果表明，OsCIPK5基因在稻瘟病菌接種前表達(dá)量最低，在接種稻瘟病菌后表達(dá)量開(kāi)始上調(diào)，但24hai后基因的表達(dá)量下降，到36hai時(shí)，基因的表達(dá)豐度甚至略低于0hai，之后基因的表達(dá)量又上調(diào)，48hai的表達(dá)水平高于前四個(gè)時(shí)間點(diǎn)，但之后表達(dá)又下調(diào)，至72hai到達(dá)低值，但高于0、12、24、36hai的表達(dá)量，后基因的表達(dá)水平又上調(diào)，并在120hai時(shí)表達(dá)豐度達(dá)到最大，之后OsCIPK5基因的表達(dá)急劇下降，在168hai時(shí)幾乎不表達(dá)。

3 討論與結(jié)論

水稻是最重要的糧食作物之一，也是單子葉模式植物。在本研究中，我們對(duì)水稻OsCIPK家族進(jìn)行了全基因組的分析。在水稻基因組數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算機(jī)分析中，通過(guò)對(duì)保守結(jié)構(gòu)域和多重序列的比對(duì)分析，鑒定出了31個(gè)OSCIPK基因。通過(guò)對(duì)水稻和擬南芥的系統(tǒng)發(fā)育分析，將其分為5個(gè)亞家族。多重序列比對(duì)顯示5組OsCIPK蛋白在N端均含有激酶結(jié)構(gòu)域，在C端均含有CIPK_C/NAF結(jié)構(gòu)域，說(shuō)明水稻CIPK蛋白的高度保守性。在這些保守結(jié)構(gòu)域的作用下，CIPK蛋白表現(xiàn)出對(duì)相應(yīng)CBL蛋白的結(jié)合偏好。根據(jù)以往的研究，為響應(yīng)各種刺激，CIPK可特異性地靶向結(jié)合CBL，并轉(zhuǎn)導(dǎo)捕捉到的鈣信號(hào)，這屬于Ca²⁺介導(dǎo)的 CBL-CIPK網(wǎng)絡(luò)[29，42]。

內(nèi)含子的得失是CIPK基因家族擴(kuò)展的一種發(fā)散力。基因結(jié)構(gòu)分析表明，31個(gè)基因中有10個(gè)OsCIPK具有10～21個(gè)內(nèi)含子，被聚類(lèi)為同一組，表明其具有較高的保守性。在擬南芥CIPK家族中，有8個(gè)基因含有9～12個(gè)保守的內(nèi)含子，其中7個(gè)是保持不變的[20]。同樣，楊樹(shù)中有9個(gè)CIPK基因含有12～14個(gè)內(nèi)含子，其中7個(gè)是非常保守的[24]。因此，基于內(nèi)含子數(shù)量的不同，水稻、擬南芥和楊樹(shù)中CIPK家族成員可分為兩個(gè)不同的基因簇，這進(jìn)一步說(shuō)明了植物基因組具有共同的祖先，進(jìn)而分化為單子葉和雙子葉譜系。在本研究中，水稻OSCIPK缺外顯子成員又被分為4組，它們之間的區(qū)別主要集中在5-和3'-UTR。

連鎖群和進(jìn)化選擇壓分析表明，串聯(lián)和分段復(fù)制事件在水稻OsCIPK家族的擴(kuò)展中也發(fā)揮了重要作用（圖1，表3）。全基因組復(fù)制事件是被子植物進(jìn)化過(guò)程中常見(jiàn)的現(xiàn)象，通常會(huì)導(dǎo)致基因家族的擴(kuò)大[43]。此外，LGI和LG5中OsCIPK基因的密集分布也是導(dǎo)致其基因家族規(guī)模多樣性的潛在原因，這說(shuō)明這兩個(gè)連鎖群為OSCIPK基因家族進(jìn)化中最具活力的群體。3個(gè)串聯(lián)重復(fù)基因?qū)Γ∣sCIPK12/OsCIPK30、OsCIPK5/OsCIPKl3和OsCIPK22/OsCIPK18）和2個(gè)直系同源基因?qū)Γ∣sCIPK11/OsCIPK28和OsCIPK5/OsCIPK20）分布在這兩個(gè)連鎖群上，這可以為OsCIPK基因家族的進(jìn)化歷史提供更多線索。在本研究中，我們還發(fā)現(xiàn)親緣關(guān)系近的水稻OsCIPK成員傾向于散在分布，說(shuō)明植物CIPK基因的多樣性低。

CBL-CIPK通路作為植物鈣信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，進(jìn)一步分析擬南芥、水稻等物種的應(yīng)激誘導(dǎo)的CBL和C1PK家族成員的功能，有助于我們更好地理解應(yīng)激反應(yīng)中鈣信號(hào)的分子機(jī)制[21，44-47]。本研究發(fā)現(xiàn)，OsCIPK5基因受到稻瘟病菌的誘導(dǎo)表達(dá)。目前，尚未有報(bào)道描述OsCIPK5基因與抗病性相關(guān)，本研究結(jié)果將為水稻抗稻瘟病的信號(hào)通路中CBL-CIPK信號(hào)通路的研究提供新的思路。將抗病基因?qū)烁牧计贩N以減少因稻瘟病造成的水稻產(chǎn)量的損失，是目前認(rèn)為的最經(jīng)濟(jì)便捷的方法。但是，當(dāng)培育品種的抗病性是基于單一的R基因時(shí)，它可迅速被新出現(xiàn)的相容性病原菌株崩潰[48]。因此，Ca²⁺介導(dǎo)的CBL-CIPK信號(hào)通路將大大提高作物的廣譜抗性。

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（責(zé)任編輯：林海清）

收稿日期：2019-10-05 初稿;2019-11-02修改稿

作者簡(jiǎn)介：喻絲絲（1987-），女，博士研究生，主要從事水稻抗逆分子生物學(xué)研究（E-mail：349026685@明xom）

通信作者：謝華安（1941-），男，研究員，主要從事雜交水稻育種研究（E-mail：huaanxie@163.com）;張建福（1971-），男，博士，研究員，主要從事水稻分子設(shè)計(jì)育種研究（E-mail：jianfzhang@163.com）

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFD0300508）;福建省科技計(jì)劃公益類(lèi)專(zhuān)項(xiàng)（201881021-5）;福建省財(cái)政專(zhuān)項(xiàng)—福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目（STIT2017-1-1）