全基因组范围禾本科植物GPX基因家族的进化分析和表达模式研究
本文选题:谷胱甘肽过氧化物酶 切入点:禾本科 出处:《西北农林科技大学学报(自然科学版)》2016年10期
【摘要】:【目的】研究禾本科植物谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)基因家族的序列及其在正常生长和胁迫条件下的表达差异,为揭示GPX基因在植物抵抗逆境胁迫中的作用奠定基础。【方法】利用生物信息学方法,分析水稻、短柄草、高粱中18个GPX基因的序列特点、基因结构和系统进化关系;采用反转录PCR(RT-PCR)方法,分析18个GPX基因在正常生长以及1-氯-2,4-二硝基苯(CDNB)、双氧水(H2O2)、莠去津(Atrazine)和水杨酸(SA)处理后,水稻、短柄草和高粱的根、茎、成熟叶、幼叶、叶鞘,以及正常生长条件下发芽2d后幼苗根和芽中的表达情况。【结果】从水稻、短柄草和高粱基因组中分别鉴定出6,5,7个GPX基因,这些基因编码长度为168~251个氨基酸的蛋白,分子质量介于18.44~27.42ku。系统发生分析发现,3个物种至少有7个最近的共同祖先GPX基因,物种分化之后水稻和短柄草分别丢失1个和2个GPX基因。序列相似性分析发现,3个物种GPX蛋白具有较高的序列相似性,介于38.0%~95.2%,且不同基因簇中GPX序列的分化速率不同。3个物种GPX基因具有保守的基因结构,但SbGPX7发生了内含子插入事件,预示着其与其他GPX基因之间功能的分化。表达模式分析发现,3个物种的18个GPX基因中有15个在所有检测样品中均为组成型表达,3个GPX基因(水稻2个、高粱1个)为选择性表达,表达模式的分化预示着功能的分化。【结论】作为植物保护细胞免受氧化损伤的重要酶类,禾本科3个物种的GPX基因在进化过程中发生了功能分化。
[Abstract]:[objective] to study the sequence of glutathione peroxidase (Glutathione peroxidase) gene family in gramineous plants and their expression differences under normal growth and stress. In order to reveal the role of GPX gene in plant stress resistance. [methods] the sequence characteristics, gene structure and phylogenetic relationship of 18 GPX genes in rice, short stalk grass and sorghum were analyzed by bioinformatics. Reverse transcription-PCR RT PCR was used to analyze the effects of 18 GPX genes on the growth of rice, stem, mature leaves, young leaves, young leaves, young leaves and sheaths of rice, short stalks and sorghum after treatment with 1-chloro-2-trichloro-4-dinitrobenzene, H _ 2O _ 2H _ 2O _ 2, atrazine and salicylic acid. The expression of 6 5 GPX genes and 7 GPX genes were identified from the genome of rice, Sagitta and sorghum after germination for 2 days under normal growth conditions. These genes encode 168,251 amino acid proteins. Molecular mass ranged from 18.44 to 27.42ku. phylogenetic analysis revealed that at least seven of the most recent common ancestor GPX genes were found in the three species. After species differentiation, one and two GPX genes were lost in rice and Sagitophyllum, respectively. Sequence similarity analysis showed that GPX proteins of three species had high sequence similarity. The differentiation rate of GPX sequence in different gene clusters was different. The GPX gene of three species had conserved gene structure, but the intron insertion event occurred in SbGPX7. Expression pattern analysis showed that 15 out of 18 GPX genes of 3 species were constitutively expressed in all tested samples, and 3 GPX genes (2 in rice, 2 in rice). Sorghum (1) is a selective expression, and the differentiation of expression pattern indicates functional differentiation. [conclusion] as an important enzyme to protect plant cells from oxidative damage, the GPX gene of three species of Gramineae has been functionally differentiated in the course of evolution.
【作者单位】: 吉林农业大学生命科学学院;吉林农业大学中药材学院;
【基金】:吉林农业大学科研启动基金项目(201407)
【分类号】:Q943.2
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,本文编号:1663867
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