芹菜GSK3基因家族的鉴定及AgSK22参与盐胁迫响应的功能表征

糖原合成酶激酶（Glycogen synthase kinase 3, GSK3）是一类在真核生物中高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，广泛参与多种发育过程的调控。拟南芥GSK3家族成员不仅广泛参与维管组织发育、气孔发育、根毛形成、根伸长、种子萌发以及非生物和生物胁迫的反应等，还被证实是激素油菜素甾醇（Brassinosteroids, BRs）信号转导通路的核心负调控元件。目前，包括水稻、大豆、番茄、棉花和小麦等多个物种的GSK3家族成员已被鉴定和研究，而芹菜GSK3家族成员尚未见报道。芹菜是一种重要的伞形科蔬菜作物，在世界范围内广泛种植。因其特殊的芳香气味，又兼具营养价值和药用价值而备受青睐。芹菜基因组信息的破译为全基因组水平鉴定关键基因家族的奠定了坚实的基础。

2023年8月，Vegetable Research在线发表了华北理工大学题为Comprehensive identification of GSK3 gene family in celery and functional characterization of AgSK22 involvement in salt stress的研究论文。

本研究首次在全基因组水平鉴定了芹菜GSK3 基因家族，共鉴定到11个芹菜GSK3 基因，分布在六条染色体上，依据拟南芥中该家族的命名原则，依次被命名为AgSK1-11。系统发育分析显示AgSKs被分为四个亚组，同一亚组的GSK3成员基序组成相似，激酶活性相关的关键基序CDFGSAK，SYICSR，TREE和M/LEYV在芹菜所有GSK3成员中高度保守。顺式作用元件分析和实时荧光定量PCR结果显示，芹菜AgSKs 基因的表达受到冷、盐和干旱胁迫的调控，暗示AgSKs 广泛参与芹菜对冷、盐和干旱胁迫的响应。

图1 利用实时荧光定量PCR分析芹菜AgSKs基因对冷、盐和干旱胁迫的响应

基于拟南芥AtSK21被认为是盐胁迫响应和植物生长恢复之间的分子开关，本研究选取了与AtSK21氨基酸序列相似度最高的芹菜AgSK22，验证其是否参与调控芹菜盐胁迫响应。在含有150mM NaCl的1/2 Ms培养基中，过表达AgSK22的转基因拟南芥与野生型相比，种子萌发显著延迟。结果表明过表达AgSK22的转基因拟南芥在种子萌发方面对盐胁迫更敏感，推测AgSK22负调控芹菜盐胁迫响应。

图7 AgSK22过表达转基因拟南芥对NaCl的响应

华北理工大学生命科学学院硕士研究生郭新月、青年教师张岚和本科生张晴为该论文第一作者，华北理工大学生命科学学院袁敏副教授为该论文通讯作者，宋小明教授参与了研究。该研究得到了河北省重点研发计划项目（20326513D）、河北省自然科学基金项目（C2020209020）、河北省教育厅青年项目（QN2020139）和华北理工大学大学生创新创业训练项目（X2021061）的支持。

https://doi.org/10.48130/VR-2023-0023

关于 Vegetable Research

Vegetable Research是一本开放获取的期刊，致力于传播蔬菜作物研究进展。欢迎蔬菜研究所有领域的原始研究论文、方法、资源和综述等投稿，主题范围包括（但不限于）遗传、育种、组学、分子生物学、生物技术、与环境和其他生物系统的相互作用以及采收前/后的生产。期刊主编由中国农业大学张小兰教授和法国图卢兹国立理工学院Julien Pirrello博士共同担任。

期刊官网：

www.maxapress.com/vegres

投稿网址：

mc03.manuscriptcentral.com/vegres

关注园艺植物研究

园艺植物研究公众号专注于园艺植物（果树、蔬菜、观赏植物、饮料植物等）领域的最新研究进展，点击下方名片关注园艺植物研究！