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木薯作为热带亚热带植物对低温非常敏感。为研究木薯对低温敏感的分子机制,我们从低温信号传导途径中的感知方面展开研究。植物类受体激酶作为信号传导途径中的信号接收器,在植物响应低温信号刺激过程中起重要作用。因此本研究利用RT-PCR从木薯栽培种SC8中克隆了一个钙/钙调素调控类受体激酶基因,命名为MeCRLK1(GenBankAccessionNo.KP256022)。对该基因进行了生物信息学分析,原核表达,亚细胞定位,低温胁迫基因表达分析以及转入拟南芥中研究其对拟南芥抗寒性的影响。研究结果如下(1) MeCRLK1基因CDS区为1296 bp,编码一个431 aa的蛋白。该蛋白的分子式为C2118H3391N6050636S18,分子量约为48.08kDa,理论等电点为8.11。该蛋白预测具有多个不同的磷酸化位点,3个CaM结合位点,4个紊乱区和1个球蛋白区。蛋白结构分析表明该蛋白具有一个跨膜区,一个S_TKc结构域,N末端没有信号肽。预测此蛋白可能亚细胞定位于膜上。MeCRLK1和AtCRLK1蛋白序列分析表明,它们的相似性为79.8 %,序列一致性为77.6 %。二者序列的差异主要位于C末端。(2)木薯MeCRLK1基因常温时在根中的表达量最高,叶中次之。低温处理0.5-2 h会降低木薯根和叶片中MeCRLK1基因的表达量,而茎中的表达量变化不太明显。3 h后根茎叶中的表达量逐渐升高。推测MeCRLK1对低温没有抵抗力。(3)亚细胞定位显示MeCRLK1主要位于木薯体胚质膜上。(4) MeCRLK1转基因拟南芥的植株在幼苗根系和盆栽苗叶片等表型上有变化,但在对低温抵抗力上并没有多大改善。转基因拟南芥中抗寒相关SOD酶和POD的酶活性较对照略有提高,但其CAT的酶活性与对照差异不显著。推测MeCRLK1基因对抗寒能力的提高没有太大作用,而是通过调控根系生长,应对与根系密切相关的逆境的响应。(5)木薯MeCRLK1基因在大肠杆菌BL21中可以诱导表达,但表达量比较低。初步的诱导条件优化结果显示,在菌液起始浓度为OD600= 1.0,IPTG浓度为0.4 mmol/L,温度为20℃,培养6 h时表达量相对较高,但仍然多以包涵体的蛋白形式存在,还需进一步摸索其蛋白表达条件,为重组蛋白的分离纯化,以及后续的实验研究奠定基础。本研究结果为将来深入解析MeCRLK1基因的潜在功能奠定了基础。