普通烟草ARF基因家族序列的鉴定与表达分析

发布时间：2019-11-03 10:42

【摘要】：ARF(AUXIN RESPONSE FACTOR)基因含有一个B3功能域和具有转录激活或抑制活性的中心功能域,在植物发育过程中起到非常重要的作用。本研究采用生物信息学方法,根据拟南芥ARF基因序列鉴定了普通烟草基因组中的ARF基因,并对家族成员进行了序列特征、系统发生、亚细胞定位和表达模式分析。目前在普通烟草基因组中共得到50个ARF基因成员,其基因结构相对复杂,一般含有10个外显子。亚细胞定位结果表明,少数ARF蛋白定位到线粒体或叶绿体,大多数未检测到定位信号。转录组数据分析表明,ARF基因具有不同的组织表达模式,部分基因表现出组织特异性。这些研究结果为普通烟草ARF基因家族功能的深入研究奠定了基础。
【图文】：

1期孙亭亭等:普通烟草AＲF基因家族序列的鉴定与表达分析2．2普通烟草AＲF家族基因结构及系统进化分析利用普通烟草AＲF蛋白全长序列构建了系统进化树(图1)，以此来更好地了解普通烟草AＲF基因系统进化关系。50个AＲF基因形成了22个旁系同源基因对，其中20对基因步长值(bootstrapval-ues)为100，说明这20对AＲF基因的亲缘关系非常近，基因序列非常相近，可能这些基因存在冗余功能。对AＲF家族成员的基因结构分析表明(图1右)，AＲF基因家族大多数成员的结构比较复杂，基本含有10个左右外显子。其中只有ClassIII类里的8个AＲF基因含有3个外显子。在Ia类中有2个AＲF(NtAＲF1、NtAＲF10)基因含有5'上游序列。构建了普通烟草与拟南芥和水稻AＲF基因的系统进化树，进一步分析普通烟草AＲF基因与其他物种同源基因的进化关系(图2)。拟南芥(23个AＲF基因)与水稻(28个AＲF基因)都将AＲF基因分为ClassI(Ia、Ib)、II(IIa、IIb)和III，其中Ib类只含有拟南芥中的AＲF基因。根据普通烟草与拟南芥和水稻构建进化树中基因之间的亲缘关系，将AＲF基因归到这5类中，其中IIa有17条AＲF基因，IIb含有6个AＲF基因，10个AＲF基因属于Ia，17个AＲF基因属于III。从进化树的分类可以看出普通烟草与水稻的亲缘关系比较近。2．3普通烟草AＲF蛋白序列的亚细胞定位利用TargetP程序预测，有2条AＲF(NtAＲF20、NtAＲF24)蛋白定位到线粒体，6条AＲF(NtAＲF8、NtAＲF19、NtAＲF23、NtAＲF35、NtAＲF39、NtAＲF49)蛋白定位到叶绿体。其余42条AＲF蛋白未检测到信号肽信息。并利用Predotar程序预测到相同的结果。2．4普通烟草AＲF基因组织表达分析本研究对普通烟草转录组数据进行分析，获得普通烟草AＲF基因在9个组织中的表达量值，并利用Cluster软件构建聚

植物遗传资源学报17卷图2普通烟草与拟南芥、水稻AＲF转录因子的系统进化树Fig．2ThephylogenetictreeofAＲFtranscriptionfactorsintobacco，ArabidopsisandriceC:叶绿体;M:线粒体;N:未预测到定位信号;S:信号肽序列C:Chloroplast，M:Mitochondria，N:Notfoundlocatedsignals，，S:Signalsequence图3利用TargetP程序预测AＲF基因家族的亚细胞定位Fig．3ThesubcellularlocalizationofAＲFgenefamiliesusingTargetPprogramNtAＲF27、NtAＲF30和NtAＲF4基因在9个组织中的表达量都非常高。NtAＲF20、NtAＲF40、NtAＲF14和NtAＲF41基因在9个组织中的表达量非常低。干物质中表达量非常高的基因有NtAＲF15、Nt-AＲF30、NtAＲF4和NtAＲF47;NtAＲF20基因在干物质中表达缺失;其他AＲF家族成员在干物质中的表达量很低。NtAＲF41和NtAＲF34基因在衰老花和根中的表达量高，其他7个组织中的表达量非常低。NtAＲF5、NtAＲF20、NtAＲF9、NtAＲF31、NtAＲF34、Nt-AＲF41和NtAＲF49基因在幼花组织中的表达量非常低;在衰老花组织中表达量低的基因有NtAＲF40、NtAＲF20和NtAＲF48;在根组织中NtAＲF50基因的表达量非常低，其余基因的表达量很高或者表达没有差异;成熟花组织中，只有NtAＲF31、NtAＲF20、Nt-AＲF7、NtAＲF17和NtAＲF28基因的表达量非常低;茎组织中，除NtAＲF14、NtAＲF20、NtAＲF40、NtAＲF31和NtAＲF41基因的表达没有差异外，其余基因的表达量非常高;衰老叶组织中，NtAＲF20、NtAＲF40、NtAＲF3、NtAＲF42、NtAＲF34和NtAＲF41基因的表达量非常低，其余基因的表达量都非常高;成熟叶片中，NtAＲF40、NtAＲF22、NtAＲF41、NtAＲF34和Nt-AＲF12基因的表达量非常低;NtAＲF20、NtAＲF40、NtAＲF41和NtAＲF38基因在幼叶中的表达量非常低，其

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本文编号：2555039