【摘要】：ARF(AUXIN RESPONSE FACTOR)基因含有一個B3功能域和具有轉(zhuǎn)錄激活或抑制活性的中心功能域,在植物發(fā)育過程中起到非常重要的作用。本研究采用生物信息學(xué)方法,根據(jù)擬南芥ARF基因序列鑒定了普通煙草基因組中的ARF基因,并對家族成員進行了序列特征、系統(tǒng)發(fā)生、亞細(xì)胞定位和表達模式分析。目前在普通煙草基因組中共得到50個ARF基因成員,其基因結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜,一般含有10個外顯子。亞細(xì)胞定位結(jié)果表明,少數(shù)ARF蛋白定位到線粒體或葉綠體,大多數(shù)未檢測到定位信號。轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析表明,ARF基因具有不同的組織表達模式,部分基因表現(xiàn)出組織特異性。這些研究結(jié)果為普通煙草ARF基因家族功能的深入研究奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

1期孫亭亭等:普通煙草AＲF基因家族序列的鑒定與表達分析2．2普通煙草AＲF家族基因結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)進化分析利用普通煙草AＲF蛋白全長序列構(gòu)建了系統(tǒng)進化樹(圖1)，以此來更好地了解普通煙草AＲF基因系統(tǒng)進化關(guān)系。50個AＲF基因形成了22個旁系同源基因?qū)�，其�?0對基因步長值(bootstrapval-ues)為100，說明這20對AＲF基因的親緣關(guān)系非常近，基因序列非常相近，可能這些基因存在冗余功能。對AＲF家族成員的基因結(jié)構(gòu)分析表明(圖1右)，AＲF基因家族大多數(shù)成員的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，基本含有10個左右外顯子。其中只有ClassIII類里的8個AＲF基因含有3個外顯子。在Ia類中有2個AＲF(NtAＲF1、NtAＲF10)基因含有5'上游序列。構(gòu)建了普通煙草與擬南芥和水稻AＲF基因的系統(tǒng)進化樹，進一步分析普通煙草AＲF基因與其他物種同源基因的進化關(guān)系(圖2)。擬南芥(23個AＲF基因)與水稻(28個AＲF基因)都將AＲF基因分為ClassI(Ia、Ib)、II(IIa、IIb)和III，其中Ib類只含有擬南芥中的AＲF基因。根據(jù)普通煙草與擬南芥和水稻構(gòu)建進化樹中基因之間的親緣關(guān)系，將AＲF基因歸到這5類中，其中IIa有17條AＲF基因，IIb含有6個AＲF基因，10個AＲF基因?qū)儆贗a，17個AＲF基因?qū)儆贗II。從進化樹的分類可以看出普通煙草與水稻的親緣關(guān)系比較近。2．3普通煙草AＲF蛋白序列的亞細(xì)胞定位利用TargetP程序預(yù)測，有2條AＲF(NtAＲF20、NtAＲF24)蛋白定位到線粒體，6條AＲF(NtAＲF8、NtAＲF19、NtAＲF23、NtAＲF35、NtAＲF39、NtAＲF49)蛋白定位到葉綠體。其余42條AＲF蛋白未檢測到信號肽信息。并利用Predotar程序預(yù)測到相同的結(jié)果。2．4普通煙草AＲF基因組織表達分析本研究對普通煙草轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進行分析，獲得普通煙草AＲF基因在9個組織中的表達量值，并利用Cluster軟件構(gòu)建聚

植物遺傳資源學(xué)報17卷圖2普通煙草與擬南芥、水稻AＲF轉(zhuǎn)錄因子的系統(tǒng)進化樹Fig．2ThephylogenetictreeofAＲFtranscriptionfactorsintobacco，ArabidopsisandriceC:葉綠體;M:線粒體;N:未預(yù)測到定位信號;S:信號肽序列C:Chloroplast，M:Mitochondria，N:Notfoundlocatedsignals，，S:Signalsequence圖3利用TargetP程序預(yù)測AＲF基因家族的亞細(xì)胞定位Fig．3ThesubcellularlocalizationofAＲFgenefamiliesusingTargetPprogramNtAＲF27、NtAＲF30和NtAＲF4基因在9個組織中的表達量都非常高。NtAＲF20、NtAＲF40、NtAＲF14和NtAＲF41基因在9個組織中的表達量非常低。干物質(zhì)中表達量非常高的基因有NtAＲF15、Nt-AＲF30、NtAＲF4和NtAＲF47;NtAＲF20基因在干物質(zhì)中表達缺失;其他AＲF家族成員在干物質(zhì)中的表達量很低。NtAＲF41和NtAＲF34基因在衰老花和根中的表達量高，其他7個組織中的表達量非常低。NtAＲF5、NtAＲF20、NtAＲF9、NtAＲF31、NtAＲF34、Nt-AＲF41和NtAＲF49基因在幼花組織中的表達量非常低;在衰老花組織中表達量低的基因有NtAＲF40、NtAＲF20和NtAＲF48;在根組織中NtAＲF50基因的表達量非常低，其余基因的表達量很高或者表達沒有差異;成熟花組織中，只有NtAＲF31、NtAＲF20、Nt-AＲF7、NtAＲF17和NtAＲF28基因的表達量非常低;莖組織中，除NtAＲF14、NtAＲF20、NtAＲF40、NtAＲF31和NtAＲF41基因的表達沒有差異外，其余基因的表達量非常高;衰老葉組織中，NtAＲF20、NtAＲF40、NtAＲF3、NtAＲF42、NtAＲF34和NtAＲF41基因的表達量非常低，其余基因的表達量都非常高;成熟葉片中，NtAＲF40、NtAＲF22、NtAＲF41、NtAＲF34和Nt-AＲF12基因的表達量非常低;NtAＲF20、NtAＲF40、NtAＲF41和NtAＲF38基因在幼葉中的表達量非常低，其

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