甜瓜CmCIPK家族全基因组鉴定和逆境条件下的表达分析

熊 雪，赵丽娜，杨森林，SAMIAH Arif，张屹东

(上海交通大学 农业与生物学院，上海 200240)

植物在其生长发育过程中，往往会遇到干旱、盐渍等一些不利的环境因素，为应对这些外界刺激，它们在进化过程中形成了一系列响应机制来减少对自身的损害作用；其中，作为第二信使的Ca2+，在植物响应非生物逆境胁迫的信号传导过程中发挥着重要作用。类钙调磷酸酶-B蛋白(calcineurin B-like protein，CBL)是植物中一种特有的钙离子识别受体蛋白，它通过与其互作的激酶蛋白(CBL-interacting protein kinase，CIPK)相互作用并激活后者，进而磷酸化修饰下游的靶分子，启动下游一系列响应机制[1]。

作为CBL的靶蛋白，CIPK在植物体内以多基因家族的方式存在。它通常由2个结构域组成：一个是保守的N端激酶催化结构域，它包含1个含有磷酸化位点的激活环；另一个是含有NAF/FISL基序的C端调节结构域。FISL基序因其天冬酰胺(asparagine，Asn)、丙氨酸(alanine，Ala)、苯丙氨酸(phenylalanine，Phe)、异亮氨酸(isoleucine，Ile)、丝氨酸(serine，Ser)和亮氨酸(leucine，Leu)高度保守而得名，是介导CIPKs与CBLs互作所必需的[2]。目前许多研究证明，CIPK基因在植物响应逆境胁迫中发挥着重要作用。在盐生植物大麦中，HbCIPK2与HbCBL1相互作用以激活HbVGKC1吸收K+的同时，也与HbCBL4/HbCBL10形成复合物以调节HbSOS1L外排Na+来应对盐胁迫[3]。拟南芥中，AtCIPK24和AtCBL4相互作用，驱动Na+/H+交换器SOS1将Na+泵出，进而调节植株的耐盐性；而AtCIPK23与CBL1/CBL9形成复合物，参与脱落酸(ABA)相关的气孔孔径调节，从而应答干旱胁迫[4]。AtCIPK24与PP2C家族成员ABI2(ABA insensitive 2)结合以调节植株对盐和ABA的抗性[5]。在木薯中，MeCIPK23与转录因子MeWHYs互作，激活MeNCED1基因，使其表达量上调，从而导致ABA生物合成增加并调节植株的抗旱性[6]。

甜瓜(CucumismeloL.)是一种重要的园艺经济作物，广泛种植于世界各地，其中，中国甜瓜的栽培面积和产量均居世界之首[7]。近年来，土壤盐渍化、干旱等非生物胁迫对作物的生长和产量有着越来越大的影响[8-9]。尽管CIPK是植物中重要的钙信号传递者，但有关CmCIPK1-like和CmCIPK12-like的功能研究在园艺作物中较少报道。本研究鉴定了甜瓜CIPK家族成员，并对CmCIPK1-like和CmCIPK12-like基因在逆境条件下的表达进行了分析，以期为研究钙信号在甜瓜逆境中的作用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与处理

试验材料为甜瓜品种冰雪脆。选取大小一致、籽粒饱满的种子，55 ℃热水烫种10 min，30 ℃浸种3 h，然后置于30 ℃培养箱中保湿催芽。种子萌发后置于人工培养室[光周期12 h/12 h(LD)，昼夜=28 ℃/20 ℃，相对湿度50%～60%]进行育苗培养。

待甜瓜幼苗长至三叶一心时选取长势一致的苗，分别进行ABA、NaCl和干旱处理，同时将未经处理的苗设为对照。其中，短时间盐处理(200 mmol·L-1NaCl)分别在0、1、3、6、12、24 h采集处理组和对照组的根、茎、叶样品；长时间盐处理(0、50、100、150、200 mmol·L-1NaCl)均在第5天采集根、茎、叶样品；ABA处理(100 μmol·L-1ABA)分别在0、6、12、24、48 h采集处理组和对照组的叶样品；干旱处理(15% PEG)分别在0、6、12、24、48 h采集处理组和对照组的根、茎、叶样品。此外，将自然条件下生长55 d的甜瓜根、成熟茎(第2节)、新生茎(第23节)、叶、雌花、雄花和果(授粉7 d)进行采样，每个处理3次重复。所有采集的样品用液氮速冻，存于-80 ℃备用。

1.2 甜瓜CmCIPK家族的鉴定与蛋白理化性质分析

从TAIR数据库(https://www.arabidopsis.org/)下载26个拟南芥AtCIPKs序列[1]，在MELONOMICS数据库(http://melonomics.cragenomica.es/)中作BLASTP比对，去除重复，筛选出CmCIPK候选基因。通过SMART(http://smart.embl-heidelberg.de/index2.cgi)和Pfam(http://pfam.xfam.org/)工具进一步确认所有CmCIPK家族成员及其特点。利用ExPASy Protparam(https://web.expasy.org/protparam/)预测所有甜瓜CmCIPK蛋白氨基酸数量、分子量、等电点、亲水性平均值和不稳定系数。

1.3 甜瓜CmCIPK基因定位及共线性分析

在葫芦科基因组数据库(http://cucurbitgenomics.org/)检索甜瓜CmCIPK的染色体位置分布，使用MapGene2Chrom web v2在线软件(http://mg2c.iask.in/mg2c_v2.0/)绘制基因染色体位置图；通过TBtools软件分析共线性。

1.4 甜瓜CmCIPK家族系统进化分析

依据拟南芥、水稻CIPK基因的鉴定结果，分别在TAIR(http://www.Arabidopsis.org/index.jsp)和RiceData(http://www.ricedata.cngene)下载拟南芥[1]和水稻[10]的CIPK蛋白序列，按1.2节方法鉴定黄瓜CsCIPK家族成员。用MEGA 7.0软件通过邻接法(Neighbor-Joining)，分析甜瓜、拟南芥、水稻、黄瓜CIPK家族系统进化，校验参数1 000次重复。

1.5 甜瓜CmCIPKs基因结构分析

在葫芦科基因组数据库下载甜瓜全基因组注释文件，运用软件TBtools分析基因结构，绘制CmCIPK家族外显子-内含子结构图。

1.6 甜瓜CmCIPK蛋白保守基序分析

使用在线工具MEME 5.1.1(http://meme-suite.org/)对甜瓜CIPK进行分析。最佳基序宽度为6～50，最大保守基序数量为10个，其他参数设置为默认值。

1.7 甜瓜CmCIPK基因家族顺式作用元件分析

在NCBI上从基因组序列中获取起始密码子上游2 000 bp基因序列，通过plantCARE软件(http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcarehtml)分析启动子区域的顺式作用元件，参数设置为默认值。

1.8 利用甜瓜转录组数据分析CmCIPKs的组织表达模式

在葫芦科基因组数据库查找甜瓜品种Charentais根、茎、叶、雌花和雄花的RNA-Seq数据，计算CmCIPK基因表达FPKM(fragments per kilobase per million mapped reads)值；使用log2FPKM值，通过GraphPad Prism 8.0软件制作CmCIPK基因的表达分析图。

在传统的生猪规模化养殖中，对于大量粪尿无法进行有效处理，通过对异位发酵床技术这一新型猪粪尿排泄物处理技术的应用，能在源头上对传统规模化猪场的粪尿污染问题进行处理，可以为养殖人员带来良好的经济效益。

1.9 所选基因的表达模式分析

提取甜瓜不同组织总RNA(RNAprep Pure植物总RNA提取试剂盒，天根生化科技有限公司，北京)，反转录生成第一链cDNA(EvoM-MLVRT Premix for qPCR Kit，艾科瑞生物工程有限公司，湖南)。选择甜瓜CmActin作内参基因[11]，使用NCBI数据库Primer-Blast在线工具设计qPCR所需的CmActin、CmCIPK1-like和CmCIPK12-like引物(表1)。实时(Real-time)荧光定量PCR以上述cDNA为模板，反应体系共20 μL：10 μL SYBRExTaqⅡ(2×)，引物各1 μL，cDNA模板1 μL，ddH2O 7 μL。反应程序：94 ℃ 30 s；94 ℃ 5 s，56 ℃ 15 s，72 ℃ 10 s，40个循环。每个样品进行3次生物学重复，相对表达量按照公式2-ΔΔCt[12]计算，使用GraphPad Prism 8.0软件作基因的表达分析图，用SPSS 22.0进行方差分析。

表1 实时荧光定量PCR的引物

2 结果与分析

2.1 甜瓜CmCIPK家族鉴定与蛋白理化性质

生物信息学分析鉴定了甜瓜中的18个CmCIPK。功能域分析确认所有CmCIPK家族成员都具有天冬氨酸-丙氨酸-苯丙氨酸高度保守(NAF)结构域和蛋白激酶(Pkinase)结构域，这是CIPK家族的基本特征。甜瓜CmCIPK家族成员的基因长度为1 499(CmCIPK14)～8 499 bp(CmCIPK23-like)(表2)，所编码的氨基酸数量为425(CmCIPK11)～471 aa(CmCIPK10-like)。在该家族中，CmCIPK7-like分子量最小，为47.8 ku，分子量最大的是CmCIPK10-like，为53.3 ku。甜瓜CmCIPK成员等电点变化范围为 5.60(CmCIPK1)～9.25(CmCIPK20)。所有成员皆为亲水性蛋白，亲水性平均值变化范围为-0.449(CmCIPK9)～-0.227(CmCIPK25-like)。通过不稳定系数可看出，该家族中有10个稳定蛋白，8个不稳定蛋白。

表2 甜瓜CmCIPK基因家族基本信息

2.2 甜瓜CmCIPK基因定位与共线性

甜瓜CmCIPK家族成员染色体分布分析显示,除了1、9和10号染色体以外，CmCIPK在甜瓜其他9条染色体中均有分布(图1-A)。8号染色体上有4个CmCIPK基因成员，位于scaffold00942上的CmCIPK11无法定位到任一条染色体上。由图1-B可知，在已定位的17个CmCIPK基因中，CmCIPK1和CmCIPK1-like(59.96%)、CmCIPK5-like和CmCIPK6-like(54.2%)、CmCIPK12-like和CmCIPK20(53.88%)、CmCIPK23和CmCIPK23-like(77.35%)这4个CmCIPK基因对发生了片段复制。

A，CmCIPK家族成员在染色体上的分布。染色体大小由其相对长度表示；图中未显示不带有CmCIPK基因的染色体(第1、9和10号染色体)。B，CmCIPK基因的共线性分析。黑线表示CmCIPK家族中发生片段复制的基因对，灰线表示甜瓜基因组中所有发生片段复制的基因对。

2.3 甜瓜CmCIPK蛋白家族系统进化

为揭示甜瓜CmCIPK家族的进化关系，将18个甜瓜CmCIPKs蛋白、26个拟南芥AtCIPKs蛋白、33个水稻OsCIPKs蛋白和18个黄瓜CsCIPKs蛋白通过MEGA 7.0构建系统发育树。结果(图2)显示，甜瓜CmCIPK蛋白家族与黄瓜的CsCIPKs蛋白家族相似性最高，拟南芥次之，与水稻的相似性最低。根据进化关系的远近，将这些CIPKs蛋白分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ共5个亚家族，它们分别包含26、10、25、26、8个成员。甜瓜的CIPK家族成员在每一亚家族中均有出现，其中亚家族Ⅰ包含CmCIPK3、CmCIPK8、CmCIPK9、CmCIPK23、CmCIPK23-like和CmCIPK24，AtCIPK3/CmCIPK3、AtCIPK8/CmCIPK8和AtCIPK24/CmCIPK24是直系同源基因对；亚家族Ⅱ包含CmCIPK1和CmCIPK1-like；亚家族Ⅲ包含CmCIPK2、CmCIPK6-like、CmCIPK10-like和CmCIPK20，AtCIPK6-like/CmCIPK6、AtCIPK15/CmCIPK2和AtCIPK20/CmCIPK20是直系同源基因对；亚家族Ⅳ包含CmCIPK7-like、CmCIPK11、CmCIPK12-like和CmCIPK14，AtCIPK11/CmCIPK11和AtCIPK14/CmCIPK14是直系同源基因对；亚家族Ⅴ仅包含CmCIPK5-like。

2.4 甜瓜CmCIPKs基因结构

由图3可知，甜瓜CmCIPK家族基因结构相对复杂，可分为内含子缺失和内含子富集两类，其中CmCIPK6-like、CmCIPK5-like、CmCIPK25-like、CmCIPK12-like、CmCIPK11、CmCIPK14和CmCIPK7-like无内含子，CmCIPK2、CmCIPK10-like、CmCIPK20只含有1个内含子，以上成员均属于内含子缺失组。CmCIPK1和CmCIPK1-like含有11个内含子，CmCIPK9和CmCIPK24含有12个内含子，CmCIPK8含有13个内含子，CmCIPK23和CmCIPK23-like含有14个内含子，CmCIPK3含有16个内含子，以上成员均属于内含子富集组。同一个亚家族的成员表现出相似的基因结构，内含子富集组的成员都分布在Ⅰ、Ⅱ亚家族，而内含子缺失组的成员都分布在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ这3个亚家族。

使用TBtool软件绘制基因结构，并根据系统发育树进行排列。黄色框代表外显子，绿色框代表UTR，线代表内含子。

2.5 甜瓜CmCIPK蛋白保守基序

利用MEME工具对所有CmCIPK蛋白的保守基序进行搜索鉴定(图4-A)，结合Pfam仅发现5个基序(即基序1、2、5、7和8)编码已知结构域(图4-B)。其中，motif 2和motif 1代表N端激酶域中的激活环，motif 8代表C端调节域中的NAF/FISL结构域；这2个结构域存在于所有的甜瓜CIPK家族成员中，是CIPK家族结构的典型特征。而motif 5代表ATP结合位点，motif 7代表PPI结构域；特殊的是CmCIPK1-like和CmCIPK7-like不含有与2C型蛋白磷酸酶PP2Cs互作的PPI结构域。总体来看，Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ这3个亚家族中的12个成员都含有完整的10个motif，同一亚家族中的CmCIPK成员表现出相似的基序组成。以上结果表明，CmCIPK蛋白家族保守性较好。

A，使用MEME程序鉴定保守基序，并根据系统发育树进行排列。每个基序均由一个彩色框表示，并在右侧给出其名称。B，编码已知功能域的基序序列注释。每个堆栈的总高度表示该位置的序列保守性，而每个堆栈中字母的高度代表基序中氨基酸的保守程度。

2.6 甜瓜CmCIPK基因家族顺式作用元件

在甜瓜CIPK基因家族成员上游2 000 bp的启动子区域中，存在多个与植物激素应答和逆境应答相关的顺式作用元件。结果表明：除CmCIPK11无法找到2 000 bp的启动子区域外，在其余17个CmCIPK中，含有大量的与激素响应相关的顺式作用元件(图5)，如脱落酸响应元件(ABRE)、生长素响应元件(TGA-element)、水杨酸应答元件(TCA-element)和茉莉酸甲酯响应元件(CGTCA-motif)。此外，还发现了逆境胁迫相关的顺式作用元件，如防卫和逆境应答元件(TC-rich repeats、W-box)、冷胁迫应答元件(LTR)和干旱胁迫应答元件(MBS)。其中，15个CmCIPK的启动子中有ABRE元件，其次是TCA-element和TC-rich repeats。相反，较少的顺式作用元件是TGA-element，仅4个CmCIPK基因的启动子中含有该元件。以上结果说明大多数CmCIPK可能参与激素响应，并在植物防卫和逆境应答中发挥着作用。

ABRE，脱落酸(ABA)响应元件；TGA-element，生长素响应元件；TC-rich repeats，防卫和逆境应答元件；LTR，冷胁迫应答元件；TCA-element，水杨酸应答元件；W-box，防卫应答元件；MBS，干旱胁迫应答元件；CGTCA-motif，茉莉酸甲酯(MeJA)响应元件。

2.7 甜瓜CmCIPKs家族基因的组织表达模式

为了研究CmCIPKs基因在甜瓜不同组织中的表达特性，从葫芦科基因组数据库查找甜瓜品种Charentais中CmCIPK基因在不同组织的表达数据(图6)。分析发现，18个CmCIPKs在甜瓜的各组织中差异表达，除CmCIPK7-like和CmCIPK20之外，其余CmCIPK在甜瓜各组织中表达水平都很高。其中，CmCIPK7-like在这些组织中基本上不表达，CmCIPK20仅在叶中表达并被认为是叶特异性表达。总体来看，甜瓜CmCIPK家族基因在组织的表达量为叶>根>雄花>雌花>果。

使用Graphpad 8.2.1作热图，标度表示log2FPKM值的相对大小，绿色表示转录丰度较低，红色表示转录丰度较高。

2.8 CmCIPK1-like和CmCIPK12-like基因在甜瓜冰雪脆中的组织表达特异性

不同字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

2.9 CmCIPK1-like和CmCIPK2-like基因在激素处理和非生物胁迫下的表达

为进一步了解CmCIPK1-like和CmCIPK12-like基因的生物学功能，将三叶一心的甜瓜幼苗进行ABA、盐与干旱处理，分析这2个基因在各个处理下的表达模式。在ABA处理中，用100 μmol·L-1ABA喷洒甜瓜叶片，分别于0、6、12、24、48 h进行取样，结果如图8所示：CmCIPK1-like和CmCIPK12-like在甜瓜叶中的表达量被ABA显著诱导，其中CmCIPK1-like在24 h达到最大值，为对照的2.29倍；CmCIPK12-like在12 h时达到最大值，为对照的3.99倍。

图8 100 μmol·L-1 ABA处理下CmCIPK1-like和CmCIPK12-like在甜瓜叶中的相对表达量

在长时间盐处理中，将甜瓜幼苗分别用0、50、100、150、200 mmol·L-1NaCl处理5 d，结果如图9所示：CmCIPK1-like和CmCIPK12-like的表达在NaCl处理下均被显著诱导，其中，CmCIPK1-like分别在50 mmol·L-1NaCl处理的叶、150 mmol·L-1NaCl处理的根和茎中达到最高水平，分别为对照的2.02倍、9.73倍和8.66倍。CmCIPK12-like在叶和茎中的表达量分别于50、100 mmol·L-1NaCl处理时达到最高值，为对照的2.5倍和7.0倍；在根中，低浓度盐处理下该基因的表达量无明显变化，而随着浓度的增加其表达量急剧上调，在150 mmol·L-1处理中达到最高，为对照的1.83倍。

图9 NaCl处理5 d CmCIPK1-like和CmCIPK12-like在甜瓜根、茎、叶中的相对表达量

在短时间盐处理中，将甜瓜幼苗在200 mmol·L-1NaCl溶液中分别处理1、3、6、12和24 h后进行取样，结果见图10：CmCIPK1-like和CmCIPK12-like的表达在甜瓜的各个组织中都被显著诱导，其中，CmCIPK1-like在根中的表达量于1 h达到最高水平，为对照的3.14倍；在茎和叶中的表达量于24 h达到最高，分别为对照的1.58倍和5.23倍。CmCIPK12-like在根中的表达量于24 h达到最高，为对照的12.49倍；在茎和叶中的表达量于12 h达到最高，分别为对照的7.49倍和13.72倍。

图10 200 mmol·L-1 NaCl处理下CmCIPK1-like和CmCIPK12-like在甜瓜根、茎、叶中的相对表达量

用15% PEG模拟干旱环境，分别于0、6、12、24、48 h进行取样，结果见图11：CmCIPK1-like在茎中的表达变化不大；在根中，其表达量于短时间内急剧上调，于24 h达到最高值，为对照的2.52倍，而后在48 h恢复至近于对照的水平；不同的是，该基因在叶中的表达量先急剧下调，于12 h达到最低值，仅为对照的25.2%，随着处理时间的延长又恢复至近于对照的水平。CmCIPK12-like在根、茎和叶中的表达均先表现出下调的趋势，于6 h、6 h和12 h达到最低值，分别为对照的69.5%、37.6%和7.6%，随着处理时间的延长其表达量又恢复至近于对照的水平。

图11 15% PEG处理下CmCIPK1-like和CmCIPK12-like在甜瓜根、茎、叶中的相对表达量

以上结果表明，CmCIPK1-like和CmCIPK12-like可能参与ABA信号传导过程，并在非生物胁迫中发挥作用。

3 结论与讨论

CIPK家族基因广泛参与调控植物对非生物逆境胁迫的应答，在植物的许多生命活动中扮演着十分重要的角色[13]。到目前为止，CIPK家族基因的研究都集中于拟南芥[4]、水稻[14]、烟草[15]等模式植物，且大多数CBL-CIPK相互作用的生理意义尚不明确，而在甜瓜中的研究还处于空白阶段。因此，研究CIPKs在甜瓜中的功能可为后续探明甜瓜中CBL-CIPK互作信号网络奠定理论基础。本研究中利用生物信息学方法鉴定出甜瓜中含有18个CIPK成员，它们在染色体上分布不均，与在玉米[16]、西瓜[17]、番茄[18]等中的分布类似。其中，位于scaffold00942上的CmCIPK11无法定位到染色体上，可能是由于选择压力在甜瓜的进化过程中造成了1、9或10号染色体上该基因的缺失，或由于目前基因组测序精度和组装不尽完善，造成了该基因无法定位。

基因家族可通过基因复制进行物种特异性扩增，其中片段复制是最重要、最普遍的一种复制方式[19]。因此，本研究分析了甜瓜基因组中发生的片段复制事件，结果发现，有4对基因发生了片段复制。此现象还发生在其他被子植物中，例如拟南芥[20]、水稻[10]中的CIPK基因家族，在不同时间的基因复制事件可能有助于CIPK家族的扩大。由甜瓜、拟南芥、水稻和黄瓜CIPK成员构建的系统进化树可分为5个亚家族，并且存在多对直系同源基因，推测甜瓜CIPK基因家族中存在与拟南芥CIPK基因在生理过程和响应非生物胁迫过程中发挥类似作用的基因。基因结构分析中发现，内含子富集的CIPK都分布在Ⅰ、Ⅱ亚家族，而内含子缺失的CIPK都分布在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ这3个亚家族，说明结构相似的基因亲缘关系较近，这种情况在木薯MeCIPK基因中也有报道[21]，反映了CIPK家族基因结构的保守特征。此外，Roy等[22]提出，在植物进化的早期，内含子富集程度较高，而在进化过程中，内含子丢失率高于内含子获得率，造成内含子数量逐渐减少。因此，Ⅰ、Ⅱ亚家族可能代表CIPK家族的原始基因。

顺式作用元件在基因的转录和表达中起重要作用。本研究在甜瓜CmCIPK家族成员的顺式作用元件分析中，发现了大量激素反应元件和逆境应答元件。其中最为丰富的ABRE元件是一种功能性ABA响应元件，它能与特定的转录因子结合来调控下游基因的转录表达，进而在ABA信号转导和非生物胁迫应答中起重要作用[23]。在拟南芥中，AREB1能介导干旱胁迫下ABA信号传导通路，从而增强植株的抗旱性[24]。水稻OsABL1可以通过调节含ABRE的WRKY家族基因的表达，进而调控植株对非生物胁迫的响应[25]。甜瓜中ABRE元件可能通过增强CIPK基因启动子的活性，参与调节植物的生理过程。

基因的时空表达在一定程度上反映了基因的功能特性。在甜瓜Charentais品种的转录组数据中，CmCIPK1-like和CmCIPK12-like的表达量均为在叶中最高，根和花次之，果中最低。本研究对冰雪脆的验证结果略有不同：CmCIPK1-like的表达量表现为叶>花>成熟茎>新生茎/根/果；CmCIPK12-like在各组织的表达量为花>叶>成熟茎>根>果>新生茎，表达不同的原因可能是品种[21]、取样时间、取样部位等的差异。

植物激素可能是抗逆基因表达的启动因素，其中ABA与非生物胁迫关系最密切，在植物的抗逆反应中起着重要作用[26-27]。许多研究表明，CIPK基因可以响应ABA与逆境胁迫信号。如拟南芥AtCIPK1功能的丧失会损害ABA的响应能力[28]。在盐生大麦中，高盐、干旱和ABA处理能诱导HbCIPK2基因的表达，且过表达HbCIPK2能明显提高转基因拟南芥的耐盐性[29]。棉花GhCIPK6基因能被盐、干旱和ABA处理显著诱导，在拟南芥中过表达GhCIPK6增强了植株对盐、干旱和ABA胁迫的耐受性[30]。本研究中的基因表达分析显示，CmCIPK1-like和CmCIPK12-like基因的表达均受ABA和NaCl诱导；而在干旱胁迫处理后，CmCIPK1-like在各组织中的表达受到不同程度的抑制或诱导，CmCIPK12-like基因的表达受抑制，但最终都恢复至最初表达水平。表明这2个基因响应逆境胁迫信号后自身表达发生变化，从而调控下游基因的表达。CmCIPK1-like和CmCIPK12-like响应ABA、高盐和干旱胁迫的表达调控可能是通过相关转录因子与这2个基因启动子中对应的作用元件结合实现的。此外，在应对外源ABA处理，以及高盐、干旱胁迫处理条件下，CmCIPK1-like和CmCIPK12-like在各组织中表达的变化趋势也有所不同，暗示植物在响应ABA与逆境信号过程中对CmCIPK1-like和CmCIPK12-like表达具有复杂且精细的调控机制。

本研究对甜瓜CIPK基因和蛋白质进行了生物信息学分析，获得了其相应的分子生物学特征。组织表达分析显示，CmCIPK基因在正常生长条件下的各组织中差异表达。通过ABA、盐和干旱处理进一步对CmCIPK1-like和CmCIPK12-like的表达模式进行研究，揭示了这2个基因对植物激素处理和非生物胁迫的响应现象。这些结果可以为进一步研究甜瓜中特异性信号传导途径提供参考。