基于盐胁迫转录组信息的蚕豆F-box基因家族分析
发布时间：2021-02-27 03:51
【目的】通过生物信息学方法分析蚕豆F-box基因家族成员的分布、结构及进化,研究家族成员在不同处理时间条件下的表达模式及对盐胁迫的响应,为该类基因生物学功能和盐胁迫机制的研究提供参考。【方法】基于蚕豆盐胁迫转录组测序（RNA-seq）数据,利用NR、Swiss-prot和PFAM 3个数据库和NCBI网站,对蚕豆F-box基因进行筛选注释;利用Web Logo 3、Prot Comp 9.0、MEGA-X和MEME等软件进行保守结构域、亚细胞定位、系统进化树和Motif等生物信息学分析。基于盐胁迫转录组数据分析蚕豆（yz17134耐盐和yz17078不耐盐）F-box基因家族在盐胁迫下的差异表达模式,并采用实时荧光定量PCR技术（qRT-PCR）检测部分家族成员在16和24 h的表达情况。【结果】基于盐胁迫转录组测序数据,注释得到161个蚕豆F-box基因,均含有F-box保守结构域。根据C端结构域的不同,将其分成11个亚族:FBX、FBXFBA、FBXLRR、FBXPP2、FBXKelch、FBXTUB、FBXFBD、FBXDUF、FBXACTIN、FBXWD40和FBO。保守结构域...
【文章来源】：中国农业科学. 2020,53(17)北大核心
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
蚕豆与拟南芥F-box蛋白家族的进化分析
根据基因组注释信息，利用TBtools软件对F-box基因的基因结构进行可视化分析（图4），发现F-box基因家族成员无内含子结构，且每一个成员都含有UTR区和CDS区。根据F-box家族成员的进化关系可知，同一亚族的编码区长度大致相同。因此，基因结构分析在一定程度上也支持了基于C端结构域分类的方法。利用在线软件MEME(http://meme-suite.org/）分析蚕豆F-box基因家族成员基序类型和排列顺序。如图4所示，F-box基因家族预测含有20个Motif,F-box基因家族成员之间所包含的Motif数目及种类存在一定的差异。除了Vf036806.3和Vf033536.1不含Motif1外，其他均含有Motif1，相比Motif1,Motif2在蚕豆F-box基因家族中有60个成员不含该基序，Motif3在蚕豆F-box基因家族中有131个成员不含该基序。Motif4出现29次，Motif5出现17次，Motif6出现21次，Motif7出现35次，Motif8出现5次，Motif9出现11次，Motif10出现7次，Motif11出现51次，Motif12出现40次，Motif13出现39次，Motif14出现40次，Motif15出现42次，Motif16出现6次，Motif17出现6次，Motif18出现22次，Motif19出现25次，Motif20出现7次。结果表明，出现频率较高的Motif为F-box基因家族中非常重要的保守基序。对于出现频率较低的Motif，通过Smart在线分析，其功能的相关信息未知，有待日后进一步深入研究。
基因的表达模式可以为基因功能提供重要的依据，从蚕豆盐胁迫转录组测序结果的基因表达数据库中，分别提取161个F-box家族基因在不同品种（Y134T2-T1为以Y078（不耐盐）品种16 h盐处理表达量为参照，Y134（耐盐）品种16 h盐处理与之相比较的差异表达量；CK2-CK1为以Y078（不耐盐）品种16 h对照的表达量为参照，Y134（耐盐）品种16 h对照与之相比较的差异表达量，同理T4-T3为以Y078（不耐盐）品种24 h盐处理表达量为参照，Y134（耐盐）品种24 h盐处理与之相比较的差异表达量；CK4-CK3为以Y078（不耐盐）品种24 h盐处理表达量为参照，Y134（耐盐）品种24 h盐处理与之相比较的差异表达量。由图5可知，随着盐处理时间的增加，蚕豆F-box基因的表达模式出现差异化。通过横向比对每个家族成员的表达差异，发现大部分成员在不同的时间节点均有高表达和低表达，一部分成员在16 h处理表达量明显升高，还有一些成员在24 h处理表达量明显降低。说明这些家族成员可能在盐胁迫前16 h中参与主要作用。为了进一步验证上述结果，并确定F-box基因在蚕豆盐胁迫下的参与情况，采用荧光定量PCR，在蚕豆2个品种和2个处理时间中进行差异表达分析（图6）。选取5个差异表达基因（在盐胁迫的2个时间点，以至少以一个时间节点的FDR<0.05，且差异倍数2倍及2倍以上的基因为差异表达基因），其中3个上调基因，2个下调基因。结果表明，5个蚕豆F-box基因的表达变化各不相同，其中Vf056266.1在盐处理16和24 h的表达量上调；Vf060904.1在盐处理16 h的表达量下调非常明显，盐处理24 h表达量无显著差异；Vf062764.1在盐处理16 h上调非常明显，在盐处理24h不明显，后者与转录组数据不符；Vf024236.1在盐处理16 h表达量上调，盐处理24 h表达量上调不明显；Vf045761.1在盐处理16 h下调非常明显，盐处理24 h表达量上调，这与转录组数据不符。盐处理16 h,qRT-PCR检测到的5个基因，有4个基因相对表达量与转录组数据基本一致。图5 蚕豆F-box基因在盐胁迫下的表达模式
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于转录组信息的黑果枸杞MYB转录因子家族分析[J]. 严莉,王翠平,陈建伟,乔改霞,李健. 中国农业科学. 2017(20)
[2]拟南芥AtTR1在盐胁迫应答中的功能初探[J]. 刘巧红,杨亮,刘志斌,李旭锋,杨毅. 四川大学学报(自然科学版). 2016(04)
[3]拟南芥F-box基因At3g16740的表达分析[J]. 段桂芳,王利群,李新梅,赵福,罗俊,赵小英,刘选明. 生命科学研究. 2013(06)
[4]世界蚕豆种质资源遗传多样性和相似性的ISSR分析[J]. 王海飞,关建平,孙雪莲,马钰,宗绪晓. 中国农业科学. 2011(05)
[5]F-box蛋白家族及其功能[J]. 王秀燕,孙莉萍,张建锋,李辉,吕文清,张其清. 生命科学. 2008(05)
本文编号：3053643
【文章来源】：中国农业科学. 2020,53(17)北大核心
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
蚕豆与拟南芥F-box蛋白家族的进化分析
根据基因组注释信息，利用TBtools软件对F-box基因的基因结构进行可视化分析（图4），发现F-box基因家族成员无内含子结构，且每一个成员都含有UTR区和CDS区。根据F-box家族成员的进化关系可知，同一亚族的编码区长度大致相同。因此，基因结构分析在一定程度上也支持了基于C端结构域分类的方法。利用在线软件MEME(http://meme-suite.org/）分析蚕豆F-box基因家族成员基序类型和排列顺序。如图4所示，F-box基因家族预测含有20个Motif,F-box基因家族成员之间所包含的Motif数目及种类存在一定的差异。除了Vf036806.3和Vf033536.1不含Motif1外，其他均含有Motif1，相比Motif1,Motif2在蚕豆F-box基因家族中有60个成员不含该基序，Motif3在蚕豆F-box基因家族中有131个成员不含该基序。Motif4出现29次，Motif5出现17次，Motif6出现21次，Motif7出现35次，Motif8出现5次，Motif9出现11次，Motif10出现7次，Motif11出现51次，Motif12出现40次，Motif13出现39次，Motif14出现40次，Motif15出现42次，Motif16出现6次，Motif17出现6次，Motif18出现22次，Motif19出现25次，Motif20出现7次。结果表明，出现频率较高的Motif为F-box基因家族中非常重要的保守基序。对于出现频率较低的Motif，通过Smart在线分析，其功能的相关信息未知，有待日后进一步深入研究。
基因的表达模式可以为基因功能提供重要的依据，从蚕豆盐胁迫转录组测序结果的基因表达数据库中，分别提取161个F-box家族基因在不同品种（Y134T2-T1为以Y078（不耐盐）品种16 h盐处理表达量为参照，Y134（耐盐）品种16 h盐处理与之相比较的差异表达量；CK2-CK1为以Y078（不耐盐）品种16 h对照的表达量为参照，Y134（耐盐）品种16 h对照与之相比较的差异表达量，同理T4-T3为以Y078（不耐盐）品种24 h盐处理表达量为参照，Y134（耐盐）品种24 h盐处理与之相比较的差异表达量；CK4-CK3为以Y078（不耐盐）品种24 h盐处理表达量为参照，Y134（耐盐）品种24 h盐处理与之相比较的差异表达量。由图5可知，随着盐处理时间的增加，蚕豆F-box基因的表达模式出现差异化。通过横向比对每个家族成员的表达差异，发现大部分成员在不同的时间节点均有高表达和低表达，一部分成员在16 h处理表达量明显升高，还有一些成员在24 h处理表达量明显降低。说明这些家族成员可能在盐胁迫前16 h中参与主要作用。为了进一步验证上述结果，并确定F-box基因在蚕豆盐胁迫下的参与情况，采用荧光定量PCR，在蚕豆2个品种和2个处理时间中进行差异表达分析（图6）。选取5个差异表达基因（在盐胁迫的2个时间点，以至少以一个时间节点的FDR<0.05，且差异倍数2倍及2倍以上的基因为差异表达基因），其中3个上调基因，2个下调基因。结果表明，5个蚕豆F-box基因的表达变化各不相同，其中Vf056266.1在盐处理16和24 h的表达量上调；Vf060904.1在盐处理16 h的表达量下调非常明显，盐处理24 h表达量无显著差异；Vf062764.1在盐处理16 h上调非常明显，在盐处理24h不明显，后者与转录组数据不符；Vf024236.1在盐处理16 h表达量上调，盐处理24 h表达量上调不明显；Vf045761.1在盐处理16 h下调非常明显，盐处理24 h表达量上调，这与转录组数据不符。盐处理16 h,qRT-PCR检测到的5个基因，有4个基因相对表达量与转录组数据基本一致。图5 蚕豆F-box基因在盐胁迫下的表达模式
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于转录组信息的黑果枸杞MYB转录因子家族分析[J]. 严莉,王翠平,陈建伟,乔改霞,李健. 中国农业科学. 2017(20)
[2]拟南芥AtTR1在盐胁迫应答中的功能初探[J]. 刘巧红,杨亮,刘志斌,李旭锋,杨毅. 四川大学学报(自然科学版). 2016(04)
[3]拟南芥F-box基因At3g16740的表达分析[J]. 段桂芳,王利群,李新梅,赵福,罗俊,赵小英,刘选明. 生命科学研究. 2013(06)
[4]世界蚕豆种质资源遗传多样性和相似性的ISSR分析[J]. 王海飞,关建平,孙雪莲,马钰,宗绪晓. 中国农业科学. 2011(05)
[5]F-box蛋白家族及其功能[J]. 王秀燕,孙莉萍,张建锋,李辉,吕文清,张其清. 生命科学. 2008(05)
本文编号：3053643
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