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甜瓜(Cucumis melo L.)作为一年生蔓性草本葫芦科植物,是重要的园艺作物之一。促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-actived protein kinase,MAPK)是一类受胞外刺激、通过MAPK级联反应(MAPKKK-MAPKK-MAPK)而激活的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。MAPK级联途径是广泛存在于真核生物中且高度保守的信号转导途径,通过蛋白质磷酸化作用将上游信号级联放大传递至下游应答分子,该级联途径在植物应对各种逆境胁迫及激素信号转导过程中起重要作用。因此,本研究从全基因组水平对甜瓜中的MAPK级联途径基因家族成员进行鉴定,同时利用生物信息学方法对基因家族成员的分类、保守结构域、基因结构和表达特性等进行了分析。为了探求CmMAPKs在逆境中的表达模式,本研究分别对甜瓜幼苗进行了非生物胁迫、激素信号诱导、光信号诱导及生物胁迫,利用qPT-PCR技术测定相对表达量。同时外源喷施MAPK抑制剂PD98059,验证MAPK级联途径是否为激活LOX途径的必要条件。主要研究结果如下:(1)利用同源比对与HMMER搜索,从甜瓜全基因组网站中找到了84个基因家族成员,其中MAPK家族14个,MAPKK家族6个,MAPKKK家族64个,并对它们进行了鉴定与命名。通过构建甜瓜、拟南芥的系统进化树显示,本研究所鉴定的14个CmMPKs成员和6个CmMKKs成员分为A、B、C、D四个亚组,64个CmMAPKKKs分为MEKK、RAF、ZIK三个亚组,揭示了甜瓜和拟南芥在进化上的同源性。通过染色体定位分析发现,84个成员在13条染色体均有分布,推测这些基因即参与了染色体片段复制事件,也发生了串联复制。最后,通过对蛋白的保守基序与功能结构域分析,发现甜瓜中MAPK级联途径基因家族成员在结构上保守,从而我们可以根据已报道拟南芥、黄瓜和西瓜中同源基因来预测甜瓜MAPK级联途径相关基因的功能。(2)通过qRT-PCR技术分析了薄皮甜瓜幼苗叶片中14个MAPK基因在逆境胁迫下的表达模式,结果表明:在干旱胁迫下,除CmMPK19、CmMPK20-1和CmMPK20-2转录水平下降外,其余成员均在胁迫后6h、12h、24h转录水平升高且显著高于对照,然后恢复至原有水平;在盐胁迫下,只有CmMPK3、CmMPK7、CmMPK20-1和CmMPK20-2被显著诱导表达。水杨酸(SA)诱导后,除CmMPK20-1和CmMPK20-2下调表达,其余家族成员均被诱导上调表达;茉莉酸甲酯(MeJA)诱导后期,14个CmMPKs均被强烈诱导表达。红光诱导后发现,CmMPK3、CmMPK6-1和CmMPK7与对照组相比转录水平显著提高,其中CmMPK3转录水平与对照组相比高达5倍多,CmMPK20-1和CmMPK20-2转录水平与对照相比无显著差异,其余基因家族成员在红光诱导后转录水平与对照相比均显著下调。对甜瓜叶片接种白粉病菌后发现,除CmMPK6-1和CmMPK7外,其余CmMPKs基因成员在白粉病菌侵染第3d时被诱导显著上调表达,且随着白粉病菌的侵入时间的增加,除CmMPK3和CmMPK4-2外,表达水平逐渐降低。与此同时,在红光诱导后接种白粉病菌,所有CmMPKs的转录水平均显著低于单独接种白粉病菌,且在接种白粉病菌7d和9d时被显著诱导上调表达。综上所述,CmMPK3和CmMPK7在多种逆境胁迫中表达量均显著高于对照组,表明CmMPK3和CmMPK7可能同时参与多条不同的信号转导途径,并在其中起到重要作用。(3)甜瓜幼苗外源喷施抑制剂PD98059预处理12h后,进行以下处理,处理1:接种白粉病菌,处理2:红光诱导后接种白粉病菌,对照组:外源喷施溶剂0.1%二甲基亚砜(DMSO)预处理12h后接种白粉病菌。结果表明:处理组1和处理组2的病情指数显著低于对照组,其中处理组2的病情指数最低。通过叶片表型观察,发现处理组1和2的白粉病发病程度及白粉病菌覆盖面积显著低于对照组;DAB组织染色结果显示,处理组1和2叶片中死细胞数量显著低于对照组,其中处理组2叶片中死细胞数量最少;台盼蓝组织染色结果显示,处理组1和2叶片中活性氧含量显著低于对照组,其中处理组2叶片中活性氧含量最低。综上所述,我们推测通过抑制MAPK激酶活性可以提高甜瓜幼苗对白粉病菌的抗性,其中红光诱导可以进一步抑制MAPK激酶活性。(4)在无红光诱导下,外源喷施抑制剂PD98059可显著提高CmLOX10和CmLOX12的表达水平,但其LOX活性与对照无显著差异。此外,红光诱导可显著提高4个13-LOXs的表达水平,并可以提高LOX活性。然而,在红光诱导下,外源喷施抑制剂PD98059,发现与无抑制剂处理相比4个13-LOXs表达水平均下调,其中CmLOX12显著下调,LOX活性也显著下降。进一步分析发现,在外源喷施抑制剂PD98059条件下,红光诱导后,除CmLOX10,其他3个13-LOXs的表达水平及LOX活性与不被红光诱导之间无显著差异。因此,在红光诱导的防御反应中,MAPK级联途径是LOX活性激活的必要途径。