高粱SPL基因家族的鉴定及表达分析

发布时间：2021-07-03 20:46

　　Squamosa启动子结合类蛋白（SPL）基因家族编码一类植物特有的转录因子,其功能涉及作物遗传改良的许多方面,如产量、株型、抗逆性等,具有重要的实际应用价值。虽然SPL基因在很多作物中有广泛研究,但是在高粱中仍有待进一步探索。本研究通过生物信息学方法,利用同源序列法在高粱基因组水平对SPL基因家族进行分离和分析,共获得19个高粱SPL基因,并命名为SbSPL。高粱SbSPL家族基因不均匀地分布于高粱9条染色体上。通过系统进化树、保守结构域和基因结构等分析,将SbSPL基因家族成员分为5组,不同组的SbSPL基因在功能结构上具有保守性。此外,分析了SbSPL基因家族成员的启动子,发现SbSPL基因家族具有响应非生物胁迫相关信号转导的顺式作用元件。利用qRT-PCR技术,发现部分高粱SbSPL基因的表达受干旱胁迫诱导。这些结果揭示了SbSPL基因可能在高粱响应环境非生物胁迫过程中起到重要作用。 

【文章来源】：生物资源. 2020,42(04)

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

高粱ABA响应基因的表达分析

为了研究不同高粱SbSPL基因的可能相关性，以及与其他植物物种SPL基因在进化上的关系，我们构建了系统进化树。利用拟南芥和水稻的SPL蛋白与高粱SbSPL蛋白的序列，通过MEGA软件（v5.1）生成了系统进化树。系统进化树包含了54个SPL蛋白序列，16个来自拟南芥，19个来自于水稻，19个来自高粱。系统进化树显示，预测的SPL蛋白聚集成5组，分别为SPL＿1、SPL＿2、SPL＿3、SPL＿4和SPL＿5（图2）。依据系统发育树进行的分组与根据保守结构域进行的分组结果完全一致，除了SPL＿3包含3个SbSPL成员，其余4组均包含4个SbSPL成员，高粱SbSPL蛋白的各个成员较为均匀的对应于进化树的不同分支，表明了SbSPL蛋白在不同植物中的的高度结构保守性（图2）。与此同时，在整个系统发育进化树中，我们发现高粱Sb‐SPL与水稻OsSPL蛋白序列表现出更近的亲缘关系，而与拟南芥AtSPL蛋白的关系较为疏远，这或许与高粱和水稻同为单子叶植物相关。2.4 高粱SbSPL基因家族成员在染色体上的分布

早期研究表明，SPL基因对干旱等非生物胁迫存在响应机制，为了探索非生物胁迫条件下可能的高粱SbSPL响应基因，我们选取SbSPL基因家族成员起始密码子上游的2 000 bp，作为可能的启动子区域来并对其分析（图4）。通过PlantCARE数据库，在选取的启动子区域发现了大量的顺式作用元件，其中低温响应元件（low temperature responsive,LTR）、脱落酸响应元件（ABA response element,ABRE）和禽骨髓细胞瘤作用元件（Myelo Cytomatosis,MYC）是我们的重点关注，这三个元件被认为是植物响应ABA、低温和干旱胁迫的主要开关。分析结果显示，所有的高粱SbSPL基因的启动子区域都含有ABRE、LTRE或者MYC，其中100%(19/19）含有ABRE顺式作用元件，78.95%(15/19）含有MYC顺式作用元件，31.58%(6/19）含有LTR顺式作用元件。这些结果说明SbSPL基因家族成员很可能能够被干旱、低温、ABA等非生物胁迫诱导表达。此外，我们还发现高粱SbSPL基因的顺式作用元件不均匀的分布在启动子区域，顺式作用元件在数量和分布上存在显著差异，这可能会影响SbSPL基因的表达，从而导致SbSPL蛋白功能的分化。图3 高粱SbSPL基因的染色体分布

【参考文献】：
期刊论文
[1]白桦BpSPL8启动子的克隆及异源过表达BpSPL8对拟南芥耐旱性的影响[J]. 张勇,胡晓晴,李豆,刘雪梅.  北京林业大学学报. 2019(08)
[2]三裂叶薯SPL基因家族鉴定、表达及miR156的调控分析[J]. 王婷,唐锐敏,王瑞晋,贺立恒,刘霞宇,刘世芳,李润植,贾小云.  植物遗传资源学报. 2019(03)
[3]高粱遗传转化研究进展[J]. 张微,王良群,刘勇,郝艳芳,杨伟,白鸿雁,武擘.  安徽农业科学. 2015(27)



本文编号：3263325