基于鹽脅迫轉錄組信息的蠶豆F-box基因家族分析
發(fā)布時間：2021-02-27 03:51
【目的】通過生物信息學方法分析蠶豆F-box基因家族成員的分布、結構及進化,研究家族成員在不同處理時間條件下的表達模式及對鹽脅迫的響應,為該類基因生物學功能和鹽脅迫機制的研究提供參考�！痉椒ā炕谛Q豆鹽脅迫轉錄組測序（RNA-seq）數據,利用NR、Swiss-prot和PFAM 3個數據庫和NCBI網站,對蠶豆F-box基因進行篩選注釋;利用Web Logo 3、Prot Comp 9.0、MEGA-X和MEME等軟件進行保守結構域、亞細胞定位、系統(tǒng)進化樹和Motif等生物信息學分析�；邴}脅迫轉錄組數據分析蠶豆（yz17134耐鹽和yz17078不耐鹽）F-box基因家族在鹽脅迫下的差異表達模式,并采用實時熒光定量PCR技術（qRT-PCR）檢測部分家族成員在16和24 h的表達情況�！窘Y果】基于鹽脅迫轉錄組測序數據,注釋得到161個蠶豆F-box基因,均含有F-box保守結構域。根據C端結構域的不同,將其分成11個亞族:FBX、FBXFBA、FBXLRR、FBXPP2、FBXKelch、FBXTUB、FBXFBD、FBXDUF、FBXACTIN、FBXWD40和FBO。保守結構域...
【文章來源】：中國農業(yè)科學. 2020,53(17)北大核心
【文章頁數】：12 頁
【部分圖文】：
蠶豆與擬南芥F-box蛋白家族的進化分析
根據基因組注釋信息，利用TBtools軟件對F-box基因的基因結構進行可視化分析（圖4），發(fā)現F-box基因家族成員無內含子結構，且每一個成員都含有UTR區(qū)和CDS區(qū)。根據F-box家族成員的進化關系可知，同一亞族的編碼區(qū)長度大致相同。因此，基因結構分析在一定程度上也支持了基于C端結構域分類的方法。利用在線軟件MEME(http://meme-suite.org/）分析蠶豆F-box基因家族成員基序類型和排列順序。如圖4所示，F-box基因家族預測含有20個Motif,F-box基因家族成員之間所包含的Motif數目及種類存在一定的差異。除了Vf036806.3和Vf033536.1不含Motif1外，其他均含有Motif1，相比Motif1,Motif2在蠶豆F-box基因家族中有60個成員不含該基序，Motif3在蠶豆F-box基因家族中有131個成員不含該基序。Motif4出現29次，Motif5出現17次，Motif6出現21次，Motif7出現35次，Motif8出現5次，Motif9出現11次，Motif10出現7次，Motif11出現51次，Motif12出現40次，Motif13出現39次，Motif14出現40次，Motif15出現42次，Motif16出現6次，Motif17出現6次，Motif18出現22次，Motif19出現25次，Motif20出現7次。結果表明，出現頻率較高的Motif為F-box基因家族中非常重要的保守基序。對于出現頻率較低的Motif，通過Smart在線分析，其功能的相關信息未知，有待日后進一步深入研究。
基因的表達模式可以為基因功能提供重要的依據，從蠶豆鹽脅迫轉錄組測序結果的基因表達數據庫中，分別提取161個F-box家族基因在不同品種（Y134T2-T1為以Y078（不耐鹽）品種16 h鹽處理表達量為參照，Y134（耐鹽）品種16 h鹽處理與之相比較的差異表達量；CK2-CK1為以Y078（不耐鹽）品種16 h對照的表達量為參照，Y134（耐鹽）品種16 h對照與之相比較的差異表達量，同理T4-T3為以Y078（不耐鹽）品種24 h鹽處理表達量為參照，Y134（耐鹽）品種24 h鹽處理與之相比較的差異表達量；CK4-CK3為以Y078（不耐鹽）品種24 h鹽處理表達量為參照，Y134（耐鹽）品種24 h鹽處理與之相比較的差異表達量。由圖5可知，隨著鹽處理時間的增加，蠶豆F-box基因的表達模式出現差異化。通過橫向比對每個家族成員的表達差異，發(fā)現大部分成員在不同的時間節(jié)點均有高表達和低表達，一部分成員在16 h處理表達量明顯升高，還有一些成員在24 h處理表達量明顯降低。說明這些家族成員可能在鹽脅迫前16 h中參與主要作用。為了進一步驗證上述結果，并確定F-box基因在蠶豆鹽脅迫下的參與情況，采用熒光定量PCR，在蠶豆2個品種和2個處理時間中進行差異表達分析（圖6）。選取5個差異表達基因（在鹽脅迫的2個時間點，以至少以一個時間節(jié)點的FDR<0.05，且差異倍數2倍及2倍以上的基因為差異表達基因），其中3個上調基因，2個下調基因。結果表明，5個蠶豆F-box基因的表達變化各不相同，其中Vf056266.1在鹽處理16和24 h的表達量上調；Vf060904.1在鹽處理16 h的表達量下調非常明顯，鹽處理24 h表達量無顯著差異；Vf062764.1在鹽處理16 h上調非常明顯，在鹽處理24h不明顯，后者與轉錄組數據不符；Vf024236.1在鹽處理16 h表達量上調，鹽處理24 h表達量上調不明顯；Vf045761.1在鹽處理16 h下調非常明顯，鹽處理24 h表達量上調，這與轉錄組數據不符。鹽處理16 h,qRT-PCR檢測到的5個基因，有4個基因相對表達量與轉錄組數據基本一致。圖5 蠶豆F-box基因在鹽脅迫下的表達模式
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于轉錄組信息的黑果枸杞MYB轉錄因子家族分析[J]. 嚴莉,王翠平,陳建偉,喬改霞,李健. 中國農業(yè)科學. 2017(20)
[2]擬南芥AtTR1在鹽脅迫應答中的功能初探[J]. 劉巧紅,楊亮,劉志斌,李旭鋒,楊毅. 四川大學學報(自然科學版). 2016(04)
[3]擬南芥F-box基因At3g16740的表達分析[J]. 段桂芳,王利群,李新梅,趙福,羅俊,趙小英,劉選明. 生命科學研究. 2013(06)
[4]世界蠶豆種質資源遺傳多樣性和相似性的ISSR分析[J]. 王海飛,關建平,孫雪蓮,馬鈺,宗緒曉. 中國農業(yè)科學. 2011(05)
[5]F-box蛋白家族及其功能[J]. 王秀燕,孫莉萍,張建鋒,李輝,呂文清,張其清. 生命科學. 2008(05)
本文編號：3053643
【文章來源】：中國農業(yè)科學. 2020,53(17)北大核心
【文章頁數】：12 頁
【部分圖文】：
蠶豆與擬南芥F-box蛋白家族的進化分析
根據基因組注釋信息，利用TBtools軟件對F-box基因的基因結構進行可視化分析（圖4），發(fā)現F-box基因家族成員無內含子結構，且每一個成員都含有UTR區(qū)和CDS區(qū)。根據F-box家族成員的進化關系可知，同一亞族的編碼區(qū)長度大致相同。因此，基因結構分析在一定程度上也支持了基于C端結構域分類的方法。利用在線軟件MEME(http://meme-suite.org/）分析蠶豆F-box基因家族成員基序類型和排列順序。如圖4所示，F-box基因家族預測含有20個Motif,F-box基因家族成員之間所包含的Motif數目及種類存在一定的差異。除了Vf036806.3和Vf033536.1不含Motif1外，其他均含有Motif1，相比Motif1,Motif2在蠶豆F-box基因家族中有60個成員不含該基序，Motif3在蠶豆F-box基因家族中有131個成員不含該基序。Motif4出現29次，Motif5出現17次，Motif6出現21次，Motif7出現35次，Motif8出現5次，Motif9出現11次，Motif10出現7次，Motif11出現51次，Motif12出現40次，Motif13出現39次，Motif14出現40次，Motif15出現42次，Motif16出現6次，Motif17出現6次，Motif18出現22次，Motif19出現25次，Motif20出現7次。結果表明，出現頻率較高的Motif為F-box基因家族中非常重要的保守基序。對于出現頻率較低的Motif，通過Smart在線分析，其功能的相關信息未知，有待日后進一步深入研究。
基因的表達模式可以為基因功能提供重要的依據，從蠶豆鹽脅迫轉錄組測序結果的基因表達數據庫中，分別提取161個F-box家族基因在不同品種（Y134T2-T1為以Y078（不耐鹽）品種16 h鹽處理表達量為參照，Y134（耐鹽）品種16 h鹽處理與之相比較的差異表達量；CK2-CK1為以Y078（不耐鹽）品種16 h對照的表達量為參照，Y134（耐鹽）品種16 h對照與之相比較的差異表達量，同理T4-T3為以Y078（不耐鹽）品種24 h鹽處理表達量為參照，Y134（耐鹽）品種24 h鹽處理與之相比較的差異表達量；CK4-CK3為以Y078（不耐鹽）品種24 h鹽處理表達量為參照，Y134（耐鹽）品種24 h鹽處理與之相比較的差異表達量。由圖5可知，隨著鹽處理時間的增加，蠶豆F-box基因的表達模式出現差異化。通過橫向比對每個家族成員的表達差異，發(fā)現大部分成員在不同的時間節(jié)點均有高表達和低表達，一部分成員在16 h處理表達量明顯升高，還有一些成員在24 h處理表達量明顯降低。說明這些家族成員可能在鹽脅迫前16 h中參與主要作用。為了進一步驗證上述結果，并確定F-box基因在蠶豆鹽脅迫下的參與情況，采用熒光定量PCR，在蠶豆2個品種和2個處理時間中進行差異表達分析（圖6）。選取5個差異表達基因（在鹽脅迫的2個時間點，以至少以一個時間節(jié)點的FDR<0.05，且差異倍數2倍及2倍以上的基因為差異表達基因），其中3個上調基因，2個下調基因。結果表明，5個蠶豆F-box基因的表達變化各不相同，其中Vf056266.1在鹽處理16和24 h的表達量上調；Vf060904.1在鹽處理16 h的表達量下調非常明顯，鹽處理24 h表達量無顯著差異；Vf062764.1在鹽處理16 h上調非常明顯，在鹽處理24h不明顯，后者與轉錄組數據不符；Vf024236.1在鹽處理16 h表達量上調，鹽處理24 h表達量上調不明顯；Vf045761.1在鹽處理16 h下調非常明顯，鹽處理24 h表達量上調，這與轉錄組數據不符。鹽處理16 h,qRT-PCR檢測到的5個基因，有4個基因相對表達量與轉錄組數據基本一致。圖5 蠶豆F-box基因在鹽脅迫下的表達模式
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于轉錄組信息的黑果枸杞MYB轉錄因子家族分析[J]. 嚴莉,王翠平,陳建偉,喬改霞,李健. 中國農業(yè)科學. 2017(20)
[2]擬南芥AtTR1在鹽脅迫應答中的功能初探[J]. 劉巧紅,楊亮,劉志斌,李旭鋒,楊毅. 四川大學學報(自然科學版). 2016(04)
[3]擬南芥F-box基因At3g16740的表達分析[J]. 段桂芳,王利群,李新梅,趙福,羅俊,趙小英,劉選明. 生命科學研究. 2013(06)
[4]世界蠶豆種質資源遺傳多樣性和相似性的ISSR分析[J]. 王海飛,關建平,孫雪蓮,馬鈺,宗緒曉. 中國農業(yè)科學. 2011(05)
[5]F-box蛋白家族及其功能[J]. 王秀燕,孫莉萍,張建鋒,李輝,呂文清,張其清. 生命科學. 2008(05)
本文編號：3053643
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