水稻BBX基因家族生物信息学及表达模式分析

发布时间：2021-08-03 05:53

　　BBX家族是植物中一类重要的光温响应转录因子,在调节植物生长发育、光形态建成以及响应环境逆境等方面发挥重要作用。为揭示该家族相关分子特征以及表达模式,本研究采用生物信息学与转录组学相结合的方法,对水稻BBX基因结构、蛋白基序以及响应激素与非生物逆境的表达模式进行了系统研究。基因结构分析发现该家族基因整体长度较小,大部分在4 kb以内;蛋白氨基酸序列分析发现主要含有6种氨基酸基序类型,其中氨基酸基序2是构成该家族的基本基序。通过组织时空表达分析发现,该家族表现出较强的组织特异性和光周期性;通过基因芯片激素处理的数据分析,水稻BBX家族的表达水平在整体上对脱落酸（ABA）和茉莉酸（JA）处理下表达变化显著,在赤霉素（GA）处理下表达差异不显著;通过高温、干旱、盐等逆境处理后的转录组测序分析,发现该家族多数成员对逆境的响应变化差异不大,少数基因表达差异显著,具有多样化和特异性。综上表明,水稻BBX家族基因组层面的分子特征具有相似性和保守性,响应激素和逆境的表达水平多样化,暗示该家族可能参与了多种逆境响应途径。 

【文章来源】：分子植物育种. 2020,18(20)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

BBX家族基因结构模式

为揭示BBX家族基因在水稻不同时期以及不同组织部位的表达水平，本研究利用芯片数据，对水稻BBX基因家族进行时空表达分析，得到组织时空表达谱热图(图4)。研究发现，BBX家族在时空表达中表现出较强的组织特异性，同时也表现出很强的光周期性表达规律，整体表现出丰富性多样性的表达模式。在组织表达中发现，该家族主要在叶和叶鞘中表达较高，在根、花序、子房等部位表达较低。部分成员，如Os BBX24、Os BBX26和Os BBX28这3个成员，在叶片中表达较低，Os BBX26和Os BBX28在胚和胚乳中表达相对较高，而Os BBX24在水稻整个时期表达不高；另外，Os BBX10、Os BBX12和Os B-BX17表达规律一致，在叶片中较高，在根和胚中表达较低(图4)。1.4 水稻BBX家族响应植物激素的表达分析

培养3周的水稻幼苗移至45℃高温培养箱进行高温处理48 h，每隔一段时间点进行取样，进行转录组学测序分析。利用转录组数据，筛选BBX家族在高温下的表达数据，得到高温下的表达图谱(图6)。研究发现，该家族绝大部分成员在高温6 h以内的表达水平较高，在12 h以后表达受到抑制；也有一部分成员受高温诱导表达上调，随着高温不断持续，又逐渐下调。Os BBX17、Os BBX23、Os BBX7、Os BBX19、Os BBX28等成员，在高温1 h时表达较低，在3 h以后表达逐渐增加，持续到12 h，随后表达水平逐渐受到抑制。另外，Os BBX4、Os BBX14、Os BBX20、Os B-BX3、Os BBX10、Os BBX27等成员在高温来临时，表达水平有微弱降低趋势，而在3 h时表达水平逐渐上调，随着高温不断进行，在6 h时表达又受到抑制，在24 h后表达明显下调，直到48 h后都处于较低的表达水平。另外发现，少数成员如Os BBX1、Os BBX9、Os B-BX16、Os BBX18、Os BBX25等对高温处理表达水平无明显差异(图6)。上述研究得出，Os BBX17、Os BB-X23、7、Os BBX19、Os BBX28、Os BBX4、Os BX14、Os BB-X20、Os BBX3、Os BBX10和Os BBX27等成员在高温下可能具有潜在作用。1.6 水稻BBX家族响应干旱胁迫的表达分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]水稻锌指蛋白基因OsBBX6的克隆、表达及生物信息学分析[J]. 王伟平,张超,黎妮.  基因组学与应用生物学. 2019(05)
[2]水稻锌指蛋白基因OsBBX22响应热胁迫的功能分析[J]. 骆鹰,谢旻,张超,王伟平,朱建华,万向元,汪启明,饶力群.  基因组学与应用生物学. 2018(02)
[3]热诱导表达的水稻OsBBX30基因克隆和表达分析[J]. 饶力群,刘兰兰,汪启明,帅进,彭澎,李梦云,唐世伟.  湖南大学学报(自然科学版). 2015(06)



本文编号：3319068