菠菜转录因子MYB基因家族的鉴定及表达分析
发布时间：2021-08-29 02:01
利用生物信息学手段鉴定了76个具有典型R结构的菠菜转录因子（Spinacia oleracea）MYB,其中包括72条R2R3-MYB基因（2R-MYB）和4条R1R2R3-MYB基因（3R-MYB）。通过生物信息学对菠菜MYB转录因子家族成员的理化性质、染色体定位、结构域序列保守性和系统进化关系进行了分析,结果表明:菠菜MYB家族有32个基因位于染色体正链,另外44个基因位于染色体反链;MYB的DNA结合域中的保守域主要位于两个R重复序列的第二和第三螺旋之间,结合域中每个R重复的第一和第二色氨酸之间的氨基酸序列相对不保守;根据菠菜、拟南芥及甜菜的MYB家族系统进化关系可以推测,菠菜MYB家族中56个成员可以按功能划分为4类,在菠菜的生长发育过程中可能起着重要的调节作用,其余成员中有7个MYB基因可能参与菠菜响应氮素浓度的氮素利用及生长发育进程。
【文章来源】：上海师范大学学报(自然科学版). 2020,49(06)
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
菠菜R2R3-MYBs蛋白质保守结构域分析。（a）多序列比对图；（b）序列比对weblogo分析图
利用MEME网站（http：//meme-suite.org/）对菠菜和拟南芥的MYB蛋白质序列进行分析，共鉴定出10个保守基序。长度为11～29，这些motifs的分布如图2所示。每个MYB蛋白中的motif数量为2～7个，其中，motif5存在于所有76个菠菜MYB蛋白中，并且均不位于C末端；其次是motif1和motif3存在于69个蛋白中；motif2和motif4存在于68个蛋白中；motif6存在于60个蛋白中，并且均位于C末端；motif7存在于35个蛋白中，并且均位于N末端；motif8仅存在于So MYB41,So MYB66,So MYB68,So MYB69,So MYB70这5个蛋白中；motif9仅存在于So MYB66,So MYB68,So MYB69,So MYB70,So MYB72这5个蛋白中；motif10仅存在于So MYB73,So MYB74,So MYB75,So MYB76这4个蛋白中。对So MYBs进行结构分析后发现其成员的基因结构存在显著的差异性和多样性，例如内含子外显子的相对位置和数量。So MYB12,So MYB37,So MYB45和So MYB66没有内含子，其余的So MYBs所含有的内含子数目为1～17个。根据预测的基因结构来看，大部分的So MYBs都含有2个或3个外显子，其中16条含有2个外显子，有45条含有3个外显子。为了揭示MYB蛋白的系统发育关系，用So MYBs的氨基酸序列进行了多序列比对，并且根据序列的相似性和系统进化，将So MYBs分成22个亚组（分别命名为S1～S22），并且每个亚组具有1～7个成员。同一亚组中最高度同源的成员通常共享相同或类似的外显子/内含子模式，显示出相似的数量、位置和外显子长度。例如，S21中的3个So MYBs(So MYB8,So MYB15和So MYB23）包括3个外显子和2个内含子。在每个亚组的末端节点中能发现有高度同源性的一对或多对的So MYBs，表明这些蛋白具有相似的功能。S10,S11是例外，其中外显子和内含子的位置和长度显著不同，成员间遗传相似性低。
由菠菜与拟南芥、甜菜的系统进化树可以看出，C1类型中只包括菠菜及甜菜的基因，C9类型中只包括菠菜的基因。以菠菜SP73为材料，经不同浓度硝态氮处理（无，低氮，中氮，高氮），取营养生长时期叶片样品，对其中基因（So MYB39,So MYB41,So MYB66,So MYB67,So MYB68,So MYB69和So MYB70）进行表达量分析（图4），结果表明：这7个基因的表达水平均受硝态氮浓度变化的影响。其中，硝态氮的施加分别使So MYB67,So MYB68,So MYB69和So MYB70基因的相对表达量显著下降，中浓度硝态氮能够诱导So MYB39和So MYB66基因的表达，而低浓度和高浓度硝态氮均能诱导So MYB41基因的高水平表达。3 讨论
【参考文献】：
期刊论文
[1]谷子MYB类转录因子SiMYB42提高转基因拟南芥低氮胁迫耐性[J]. 丁庆倩,王小婷,胡利琴,齐欣,葛林豪,徐伟亚,徐兆师,周永斌,贾冠清,刁现民,闵东红,马有志,陈明. 遗传. 2018(04)
[2]拟南芥MYB转录因子家族研究进展[J]. 冯盼盼,陈鹏,洪文杰,赵小英,刘选明. 生命科学研究. 2016(06)
[3]植物转录因子MYB基因家族的研究进展[J]. 牛义岭,姜秀明,许向阳. 分子植物育种. 2016(08)
[4]玉米R2R3型MYB转录因子家族生物学功能综述[J]. 戴毅,高莹莹,黄泽峰,陈云,高勇. 江苏农业科学. 2013(03)
本文编号：3369675
【文章来源】：上海师范大学学报(自然科学版). 2020,49(06)
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
菠菜R2R3-MYBs蛋白质保守结构域分析。（a）多序列比对图；（b）序列比对weblogo分析图
利用MEME网站（http：//meme-suite.org/）对菠菜和拟南芥的MYB蛋白质序列进行分析，共鉴定出10个保守基序。长度为11～29，这些motifs的分布如图2所示。每个MYB蛋白中的motif数量为2～7个，其中，motif5存在于所有76个菠菜MYB蛋白中，并且均不位于C末端；其次是motif1和motif3存在于69个蛋白中；motif2和motif4存在于68个蛋白中；motif6存在于60个蛋白中，并且均位于C末端；motif7存在于35个蛋白中，并且均位于N末端；motif8仅存在于So MYB41,So MYB66,So MYB68,So MYB69,So MYB70这5个蛋白中；motif9仅存在于So MYB66,So MYB68,So MYB69,So MYB70,So MYB72这5个蛋白中；motif10仅存在于So MYB73,So MYB74,So MYB75,So MYB76这4个蛋白中。对So MYBs进行结构分析后发现其成员的基因结构存在显著的差异性和多样性，例如内含子外显子的相对位置和数量。So MYB12,So MYB37,So MYB45和So MYB66没有内含子，其余的So MYBs所含有的内含子数目为1～17个。根据预测的基因结构来看，大部分的So MYBs都含有2个或3个外显子，其中16条含有2个外显子，有45条含有3个外显子。为了揭示MYB蛋白的系统发育关系，用So MYBs的氨基酸序列进行了多序列比对，并且根据序列的相似性和系统进化，将So MYBs分成22个亚组（分别命名为S1～S22），并且每个亚组具有1～7个成员。同一亚组中最高度同源的成员通常共享相同或类似的外显子/内含子模式，显示出相似的数量、位置和外显子长度。例如，S21中的3个So MYBs(So MYB8,So MYB15和So MYB23）包括3个外显子和2个内含子。在每个亚组的末端节点中能发现有高度同源性的一对或多对的So MYBs，表明这些蛋白具有相似的功能。S10,S11是例外，其中外显子和内含子的位置和长度显著不同，成员间遗传相似性低。
由菠菜与拟南芥、甜菜的系统进化树可以看出，C1类型中只包括菠菜及甜菜的基因，C9类型中只包括菠菜的基因。以菠菜SP73为材料，经不同浓度硝态氮处理（无，低氮，中氮，高氮），取营养生长时期叶片样品，对其中基因（So MYB39,So MYB41,So MYB66,So MYB67,So MYB68,So MYB69和So MYB70）进行表达量分析（图4），结果表明：这7个基因的表达水平均受硝态氮浓度变化的影响。其中，硝态氮的施加分别使So MYB67,So MYB68,So MYB69和So MYB70基因的相对表达量显著下降，中浓度硝态氮能够诱导So MYB39和So MYB66基因的表达，而低浓度和高浓度硝态氮均能诱导So MYB41基因的高水平表达。3 讨论
【参考文献】：
期刊论文
[1]谷子MYB类转录因子SiMYB42提高转基因拟南芥低氮胁迫耐性[J]. 丁庆倩,王小婷,胡利琴,齐欣,葛林豪,徐伟亚,徐兆师,周永斌,贾冠清,刁现民,闵东红,马有志,陈明. 遗传. 2018(04)
[2]拟南芥MYB转录因子家族研究进展[J]. 冯盼盼,陈鹏,洪文杰,赵小英,刘选明. 生命科学研究. 2016(06)
[3]植物转录因子MYB基因家族的研究进展[J]. 牛义岭,姜秀明,许向阳. 分子植物育种. 2016(08)
[4]玉米R2R3型MYB转录因子家族生物学功能综述[J]. 戴毅,高莹莹,黄泽峰,陈云,高勇. 江苏农业科学. 2013(03)
本文编号：3369675
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