目的:從全基因組層面對大麻（Cannabis sativa）TIFY基因家族進行鑒定與功能分析,為解析大麻TIFY家族基因功能及其對大麻素等次生代謝產(chǎn)物生物合成的調(diào)控機理奠定基礎。方法:采用已有大麻基因組數(shù)據(jù),通過NCBI,PlantTFDB,MEME及TBtools等生物信息學分析工具,鑒定大麻中的TIFY家族基因,并對其編碼蛋白的理化性質(zhì)、系統(tǒng)進化、基因結構、染色體定位及組織差異表達模式等進行分析和可視化作圖。結果:該研究共鑒定到大麻TIFY家族基因成員14個（CsTIFY1～CsTIFY14）,分屬于TIFY,JAZ,ZML和PPD共4個亞家族,其核酸序列長度為365～1 369 bp,編碼氨基酸長度為118～442 aa,等電點為4.64～9.96。14個CsTIFYs不均勻的分布在8條染色體上,亞細胞定位預測其蛋白均定位細胞核中。CsTIFYs基因的啟動子區(qū)具有多種非生物脅迫響應的順式作用元件,可參與植物的不同生長發(fā)育和非生物脅迫調(diào)控。轉(zhuǎn)錄組表達熱圖分析表明,CsTIFYs在不同大麻品種的雌花及同一品種的花、苞片、莖、葉中均存在表達差異。結論:該研究從全基因組水平鑒定到大麻C... 

【文章來源】：中國實驗方劑學雜志. 2020,26(24)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

大麻CsTIFY基因染色體定位

大麻CsTIFY基因的基因結構

TIFY蛋白是植物中特有的一類轉(zhuǎn)錄因子，曾被稱為花序分生組織中表達的鋅指蛋白（Zinc-finger protein expressed in inflorescence meriste,ZIM）家族，因其具有一個高度保守的TIFY功能結構域，即TIF[F/Y]XG氨基酸序列，因此被命名為TIFY基因家族。根據(jù)保守結構域的不同，TIFY家族蛋白分為TIFY,JAZ,ZML（包括ZIM和ZML(ZIM-like）蛋白）和PPD共4個亞家族[17]。其中TIFY亞家族含有TIFY結構域；JAZ亞家族含有TIFY結構域和Jas結構域；PPD亞家族含有TIFY結構域，Jas結構域（PY基序缺失）及PPD結構域；ZML亞家族含有TIFY結構域，CCT基序及GATA鋅指結構域[18-19]。首個被鑒定的TIFY家族轉(zhuǎn)錄因子是擬南芥的TIFY1(ZIM)[20]。目前，TIFY家族已在多種植物中被鑒定出來。例如擬南芥18個、水稻20個、大豆中34個、楊樹25個、葡萄16個[17,21-22]。多項研究表明，TIFY家族基因參與植物中各種生物途徑的控制，包括參與調(diào)控莖葉、花的發(fā)育、非生物脅迫的響應、多種激素信號網(wǎng)絡轉(zhuǎn)導以及種子萌發(fā)等。例如在擬南芥中，ZIM基因與花序的發(fā)育和開花有關[17];At TIFY4a(PPD1）和At TIFY4b(PPD2）基因可調(diào)節(jié)葉片的大小、限制葉片邊緣的彎曲程度[23];At JAZ7基因通過調(diào)節(jié)植物的光合作用，防御代謝物等產(chǎn)生耐旱性[24]。多項研究結果表明茉莉酸（jasmonic acid,JA）對植物次生代謝產(chǎn)物積累有顯著誘導效應[25-26]。TIFY轉(zhuǎn)錄因子家族的JAZ蛋白，是JA信號從SCFCOI1復合體向下游茉莉酸響應基因傳導的重要樞紐，還可與其他信號通路調(diào)控因子相互作用，在復雜激素調(diào)節(jié)網(wǎng)絡中具有重要作用，是JA信號通路的抑制因子[27]，可影響多種信號通路從而影響植物次生代謝產(chǎn)物的積累。因此，推測TIFY轉(zhuǎn)錄因子家族成員可能在大麻響應JA信號途徑和大麻素生物合成中發(fā)揮重要的調(diào)控作用，然而目前大麻中關于TIFY轉(zhuǎn)錄因子家族基因的系統(tǒng)鑒定分析和功能研究尚沒有報道。VAN BAKEL等[28]在2011年發(fā)表了大麻品種Purple Kush(PK）的基因組草圖，為大麻的基因挖掘和功能研究奠定了數(shù)據(jù)基礎。本研究以大麻基因組為參考數(shù)據(jù)，運用系統(tǒng)發(fā)育分析、染色體定位分析和基因結構分析等對大麻TIFY轉(zhuǎn)錄因子家族進行全基因組范圍的鑒定與功能分析，并利用課題組已有的高CBD含量的大麻品種雌株的花、莖、葉和苞片等組織器官的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，對大麻TIFY家族基因的不同組織表達差異進行分析，為后續(xù)大麻TIFY基因家族及JAZ蛋白功能研究和大麻優(yōu)質(zhì)品種選育提供科學參考。

【參考文獻】：
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