【目的】通過生物信息學(xué)方法分析蠶豆F-box基因家族成員的分布、結(jié)構(gòu)及進(jìn)化,研究家族成員在不同處理時間條件下的表達(dá)模式及對鹽脅迫的響應(yīng),為該類基因生物學(xué)功能和鹽脅迫機(jī)制的研究提供參考。【方法】基于蠶豆鹽脅迫轉(zhuǎn)錄組測序（RNA-seq）數(shù)據(jù),利用NR、Swiss-prot和PFAM 3個數(shù)據(jù)庫和NCBI網(wǎng)站,對蠶豆F-box基因進(jìn)行篩選注釋;利用Web Logo 3、Prot Comp 9.0、MEGA-X和MEME等軟件進(jìn)行保守結(jié)構(gòu)域、亞細(xì)胞定位、系統(tǒng)進(jìn)化樹和Motif等生物信息學(xué)分析�；邴}脅迫轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)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(dá)模式,并采用實時熒光定量PCR技術(shù)（qRT-PCR）檢測部分家族成員在16和24 h的表達(dá)情況�！窘Y(jié)果】基于鹽脅迫轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù),注釋得到161個蠶豆F-box基因,均含有F-box保守結(jié)構(gòu)域。根據(jù)C端結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)域... 

【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué). 2020,53(17)北大核心

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【部分圖文】：

蠶豆與擬南芥F-box蛋白家族的進(jìn)化分析

根據(jù)基因組注釋信息，利用TBtools軟件對F-box基因的基因結(jié)構(gòu)進(jìn)行可視化分析（圖4），發(fā)現(xiàn)F-box基因家族成員無內(nèi)含子結(jié)構(gòu)，且每一個成員都含有UTR區(qū)和CDS區(qū)。根據(jù)F-box家族成員的進(jìn)化關(guān)系可知，同一亞族的編碼區(qū)長度大致相同。因此，基因結(jié)構(gòu)分析在一定程度上也支持了基于C端結(jié)構(gòu)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(xiàn)-box基因家族預(yù)測含有20個Motif,F-box基因家族成員之間所包含的Motif數(shù)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(xiàn)29次，Motif5出現(xiàn)17次，Motif6出現(xiàn)21次，Motif7出現(xiàn)35次，Motif8出現(xiàn)5次，Motif9出現(xiàn)11次，Motif10出現(xiàn)7次，Motif11出現(xiàn)51次，Motif12出現(xiàn)40次，Motif13出現(xiàn)39次，Motif14出現(xiàn)40次，Motif15出現(xiàn)42次，Motif16出現(xiàn)6次，Motif17出現(xiàn)6次，Motif18出現(xiàn)22次，Motif19出現(xiàn)25次，Motif20出現(xiàn)7次。結(jié)果表明，出現(xiàn)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(xiàn)頻率較低的Motif，通過Smart在線分析，其功能的相關(guān)信息未知，有待日后進(jìn)一步深入研究。

基因的表達(dá)模式可以為基因功能提供重要的依據(jù)，從蠶豆鹽脅迫轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果的基因表達(dá)數(shù)據(jù)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(dá)量為參照，Y134（耐鹽）品種16 h鹽處理與之相比較的差異表達(dá)量；CK2-CK1為以Y078（不耐鹽）品種16 h對照的表達(dá)量為參照，Y134（耐鹽）品種16 h對照與之相比較的差異表達(dá)量，同理T4-T3為以Y078（不耐鹽）品種24 h鹽處理表達(dá)量為參照，Y134（耐鹽）品種24 h鹽處理與之相比較的差異表達(dá)量；CK4-CK3為以Y078（不耐鹽）品種24 h鹽處理表達(dá)量為參照，Y134（耐鹽）品種24 h鹽處理與之相比較的差異表達(dá)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(dá)模式出現(xiàn)差異化。通過橫向比對每個家族成員的表達(dá)差異，發(fā)現(xiàn)大部分成員在不同的時間節(jié)點均有高表達(dá)和低表達(dá)，一部分成員在16 h處理表達(dá)量明顯升高，還有一些成員在24 h處理表達(dá)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(jìn)一步驗證上述結(jié)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(jìn)行差異表達(dá)分析（圖6）。選取5個差異表達(dá)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(shù)2倍及2倍以上的基因為差異表達(dá)基因），其中3個上調(diào)基因，2個下調(diào)基因。結(jié)果表明，5個蠶豆F-box基因的表達(dá)變化各不相同，其中Vf056266.1在鹽處理16和24 h的表達(dá)量上調(diào)；Vf060904.1在鹽處理16 h的表達(dá)量下調(diào)非常明顯，鹽處理24 h表達(dá)量無顯著差異；Vf062764.1在鹽處理16 h上調(diào)非常明顯，在鹽處理24h不明顯，后者與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)不符；Vf024236.1在鹽處理16 h表達(dá)量上調(diào)，鹽處理24 h表達(dá)量上調(diào)不明顯；Vf045761.1在鹽處理16 h下調(diào)非常明顯，鹽處理24 h表達(dá)量上調(diào)，這與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)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(dá)量與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)基本一致。圖5 蠶豆F-box基因在鹽脅迫下的表達(dá)模式

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3053643