發(fā)布時間：2021-07-03 20:46

　　Squamosa啟動子結(jié)合類蛋白（SPL）基因家族編碼一類植物特有的轉(zhuǎn)錄因子,其功能涉及作物遺傳改良的許多方面,如產(chǎn)量、株型、抗逆性等,具有重要的實際應(yīng)用價值。雖然SPL基因在很多作物中有廣泛研究,但是在高粱中仍有待進一步探索。本研究通過生物信息學(xué)方法,利用同源序列法在高粱基因組水平對SPL基因家族進行分離和分析,共獲得19個高粱SPL基因,并命名為SbSPL。高粱SbSPL家族基因不均勻地分布于高粱9條染色體上。通過系統(tǒng)進化樹、保守結(jié)構(gòu)域和基因結(jié)構(gòu)等分析,將SbSPL基因家族成員分為5組,不同組的SbSPL基因在功能結(jié)構(gòu)上具有保守性。此外,分析了SbSPL基因家族成員的啟動子,發(fā)現(xiàn)SbSPL基因家族具有響應(yīng)非生物脅迫相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的順式作用元件。利用qRT-PCR技術(shù),發(fā)現(xiàn)部分高粱SbSPL基因的表達受干旱脅迫誘導(dǎo)。這些結(jié)果揭示了SbSPL基因可能在高粱響應(yīng)環(huán)境非生物脅迫過程中起到重要作用。 

【文章來源】：生物資源. 2020,42(04)

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

高粱ABA響應(yīng)基因的表達分析

為了研究不同高粱SbSPL基因的可能相關(guān)性，以及與其他植物物種SPL基因在進化上的關(guān)系，我們構(gòu)建了系統(tǒng)進化樹。利用擬南芥和水稻的SPL蛋白與高粱SbSPL蛋白的序列，通過MEGA軟件（v5.1）生成了系統(tǒng)進化樹。系統(tǒng)進化樹包含了54個SPL蛋白序列，16個來自擬南芥，19個來自于水稻，19個來自高粱。系統(tǒng)進化樹顯示，預(yù)測的SPL蛋白聚集成5組，分別為SPL＿1、SPL＿2、SPL＿3、SPL＿4和SPL＿5（圖2）。依據(jù)系統(tǒng)發(fā)育樹進行的分組與根據(jù)保守結(jié)構(gòu)域進行的分組結(jié)果完全一致，除了SPL＿3包含3個SbSPL成員，其余4組均包含4個SbSPL成員，高粱SbSPL蛋白的各個成員較為均勻的對應(yīng)于進化樹的不同分支，表明了SbSPL蛋白在不同植物中的的高度結(jié)構(gòu)保守性（圖2）。與此同時，在整個系統(tǒng)發(fā)育進化樹中，我們發(fā)現(xiàn)高粱Sb‐SPL與水稻OsSPL蛋白序列表現(xiàn)出更近的親緣關(guān)系，而與擬南芥AtSPL蛋白的關(guān)系較為疏遠(yuǎn)，這或許與高粱和水稻同為單子葉植物相關(guān)。2.4 高粱SbSPL基因家族成員在染色體上的分布

早期研究表明，SPL基因?qū)Ω珊档确巧锩{迫存在響應(yīng)機制，為了探索非生物脅迫條件下可能的高粱SbSPL響應(yīng)基因，我們選取SbSPL基因家族成員起始密碼子上游的2 000 bp，作為可能的啟動子區(qū)域來并對其分析（圖4）。通過PlantCARE數(shù)據(jù)庫，在選取的啟動子區(qū)域發(fā)現(xiàn)了大量的順式作用元件，其中低溫響應(yīng)元件（low temperature responsive,LTR）、脫落酸響應(yīng)元件（ABA response element,ABRE）和禽骨髓細(xì)胞瘤作用元件（Myelo Cytomatosis,MYC）是我們的重點關(guān)注，這三個元件被認(rèn)為是植物響應(yīng)ABA、低溫和干旱脅迫的主要開關(guān)。分析結(jié)果顯示，所有的高粱SbSPL基因的啟動子區(qū)域都含有ABRE、LTRE或者MYC，其中100%(19/19）含有ABRE順式作用元件，78.95%(15/19）含有MYC順式作用元件，31.58%(6/19）含有LTR順式作用元件。這些結(jié)果說明SbSPL基因家族成員很可能能夠被干旱、低溫、ABA等非生物脅迫誘導(dǎo)表達。此外，我們還發(fā)現(xiàn)高粱SbSPL基因的順式作用元件不均勻的分布在啟動子區(qū)域，順式作用元件在數(shù)量和分布上存在顯著差異，這可能會影響SbSPL基因的表達，從而導(dǎo)致SbSPL蛋白功能的分化。圖3 高粱SbSPL基因的染色體分布

【參考文獻】：
期刊論文
[1]白樺BpSPL8啟動子的克隆及異源過表達BpSPL8對擬南芥耐旱性的影響[J]. 張勇,胡曉晴,李豆,劉雪梅.  北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2019(08)
[2]三裂葉薯SPL基因家族鑒定、表達及miR156的調(diào)控分析[J]. 王婷,唐銳敏,王瑞晉,賀立恒,劉霞宇,劉世芳,李潤植,賈小云.  植物遺傳資源學(xué)報. 2019(03)
[3]高粱遺傳轉(zhuǎn)化研究進展[J]. 張微,王良群,劉勇,郝艷芳,楊偉,白鴻雁,武擘.  安徽農(nóng)業(yè)科學(xué). 2015(27)



本文編號：3263325