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华北农学报２０２４ꎬ３９(５):１９３—２０３

谷子抗锈病反应相关ＭＡＰＫＫ家族成员的鉴定与分析

１ꎬ２２２２２２１２

龚珂珂ꎬ张梦雅ꎬ李志勇ꎬ刘佳ꎬ马继芳ꎬ董志平ꎬ贾小平ꎬ白辉

(１.河南科技大学农学院ꎬ河南洛阳４７１０２３ꎻ２.河北省农林科学院谷子研究所ꎬ农业农村部特色杂粮遗传改良与

利用重点实验室(部省共建)ꎬ河北省杂粮研究重点实验室ꎬ河北石家庄０５００３５)

摘要:丝裂原活化蛋白激酶(ＭＡＰＫＫ或ＭＫＫ)在植物的生长发育与胁迫响应等过程中发挥着重要作用ꎮ为了鉴

定谷子抗锈病相关的ＭＡＰＫＫ基因ꎬ为谷子抗锈病机理研究和抗病分子育种提供候选基因ꎬ运用生物信息学方法在全

基因组水平上鉴定与分析谷子ＭＡＰＫＫ基因家族成员(ＳｉＭＫＫｓ)ꎻ利用Ｒｅａｌ￣ｔｉｍｅＰＣＲ技术ꎬ检测谷子ＳｉＭＫＫｓ基因在不

同组织部位、谷锈菌胁迫与外源激素处理下的表达水平ꎻ利用Ｅｘｃｅｌ、ＭＥＧＡ、ＤｎａＳＰ分析７０份重测序谷子品种中抗锈

病相关ＳｉＭＫＫｓ基因的变异位点和单倍型ꎬ结合表型鉴定抗锈病优异单倍型ꎮ结果表明ꎬ共鉴定到１０个谷子ＳｉＭＫＫｓ

成员ꎬ分布于５条染色体上ꎬ外显子数１~１１个不等ꎬ编码蛋白质含有３３１~５２３个氨基酸ꎻ谷子ＭＡＰＫＫ基因家族成员

分为４组ꎬＡ和Ｂ组包含Ｓ/Ｔ￣Ｘ￣Ｓ/Ｔ基序ꎬＣ和Ｄ组的ＳｉＭＫＫｓ不具有该基序ꎬ保守基序Ｍｏｔｉｆ１~Ｍｏｔｉｆ６存在于所有５

ＳｉＭＫＫｓ蛋白中ꎻ每个ＳｉＭＫＫ基因的启动子区均含有防御和胁迫响应、茉莉酸甲酯(ＭｅＪＡ)响应、水杨酸(ＳＡ)响应、激

发子激活等１~３种生物胁迫相关顺式作用元件ꎮ除ＳｉＭＫＫ１０￣１和ＳｉＭＫＫ１０￣３未检测到表达信号外ꎬ其余８个

ＳｉＭＫＫｓ基因在不同组织部位、谷锈菌侵染、ＳＡ和ＭｅＪＡ处理下均有不同程度的表达ꎮＳｉＭＫＫ４、ＳｉＭＫＫ５和ＳｉＭＫＫ１０￣２

在孕穗期的根中表达量较高ꎬＳｉＭＫＫ６￣１和ＳｉＭＫＫ６￣２在孕穗期茎中表达量较高ꎻＳｉＭＫＫ４在接种后２４ｈ的抗病反应中

上调表达、感病反应中下调表达ꎬ其表达与抗病相关ꎻＳｉＭＫＫ４在ＳＡ和ＭｅＪＡ激素处理后的１６ｈ内上调表达ꎬ之后下

调表达ꎬ且在ＳＡ处理过程中表现持续的表达变化ꎬ其余７个ＳｉＭＫＫｓ基因在ＳＡ和ＭｅＪＡ处理中的表达模式也基本一

致ꎮＳｉＭＫＫ４基因编码区共分为７个单倍型ꎬＨａｐ＿１为优势单倍型ꎬ未发现抗病关键变异位点ꎮ综上所述ꎬ谷子

ＳｉＭＫＫ４的表达与抗锈病相关ꎬ其可能通过ＳＡ和ＭｅＪＡ信号途径参与谷子的早期抗病反应ꎮ

关键词:谷子ꎻＭＡＰＫＫꎻ锈病ꎻＲｅａｌ￣ｔｉｍｅＰＣＲꎻ单倍型分析

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中图分类号:Ｓ４３５.１５文献标识码:Ａ文章编号:１０００７０９１(２０２４)０５０１９３１１

ｄｏｉ:１０.７６６８/ｈｂｎｘｂ

ＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＭＡＰＫＫＦａｍｉｌｙＭｅｍｂｅｒｓＲｅｌａｔｅｄｔｏ

ＲｕｓｔＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｎＦｏｘｔａｉｌＭｉｌｌｅｔ

１ꎬ２２２２２

ＧＯＮＧＫｅｋｅꎬＺＨＡＮＧＭｅｎｇｙａꎬＬＩＺｈｉｙｏｎｇꎬＬＩＵＪｉａꎬＭＡＪｉｆａｎｇꎬ

２１２

ＤＯＮＧＺｈｉｐｉｎｇꎬＪＩＡＸｉａｏｐｉｎｇꎬＢＡＩＨｕｉ

(１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅꎬＨｅｎａｎＵｎｉｖｅ