GRFs基因家族在植物生長發(fā)育及逆境響應(yīng)中起著重要的調(diào)控作用。為了探明二穗短柄草GRFs基因家族的基本特征及其進(jìn)化關(guān)系,本研究利用生物信息學(xué)方法在全基因組水平上對二穗短柄草GRFs基因家族成員進(jìn)行鑒定與分析。結(jié)果表明,二穗短柄草GRFs基因家族包括12個家族成員,蛋白質(zhì)序列長度在238～577個氨基酸之間;序列比對發(fā)現(xiàn)二穗短柄草GRFs家族基因包括2個保守的QLQ和WRC結(jié)構(gòu)域及廣泛的保守基序;染色體定位發(fā)現(xiàn),12個家族成員在二穗短柄草的5條染色體上呈不均勻分布,bd03號染色體分布最多;系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系比較分析表明,這些GRFs基因家族成員存在4對直系同源基因。RT-qPCR分析表明,全部GRFs基因家族成員在二穗短柄草幼嫩組織中表達(dá)量較高,而在根系和衰老組織中表達(dá)量較低,外源激素特別是GA₃誘導(dǎo)了二穗短柄草大部分GRFs基因家族成員的上調(diào)表達(dá),表明GRFs基因家族廣泛地參與了二穗短柄草分生組織功能和器官形成的生命進(jìn)程。本研究結(jié)果為二穗短柄草GRFs家族蛋白功能的研究奠定了理論基礎(chǔ)。 

【文章來源】：核農(nóng)學(xué)報. 2020,34(06)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

二穗短柄草、擬南芥、水稻、玉米和谷子GRFs蛋白家族系統(tǒng)發(fā)育樹

二穗短柄草GRFs蛋白家族系統(tǒng)進(jìn)化分析表明,GRFs蛋白家族分為5類:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ,并且存在4對直系同源基因。通過MEME在線軟件對二穗短柄草12個GRF蛋白的保守基序進(jìn)行分析(圖4),結(jié)果表明,12個GRF蛋白具有9個保守基序。進(jìn)一步分析了9個保守基序在二穗短柄草GRFs蛋白中的分布情況,GRF9包含全部9個保守基序;其他8個GRF蛋白中都存在不同保守基序的缺失,每個蛋白包含保守基序的數(shù)量在2～6個之間,其中GRF11-1、GRF11-2、GRF10和GRF12保守基序缺失最多,只包含2個保守基序;另外,有2個保守基序(Motif 3和Motif 4)在所有二穗短柄草GRFs蛋白中都是完全保守的。圖5 二穗短柄草GRFs蛋白家族保守結(jié)構(gòu)域分析

由表1可知,二穗短柄草GRFs家族成員編碼序列(coding sequence, CDS)長度為645～1 734 bp,編碼蛋白長度為238～577 aa,分子量為25.44～61.64 kDa,等電點(pI)為4.81～10.57;GRF3、GRF6和GRF9由4個外顯子組成,GRF4、GRF5和GRF8由5個外顯子組成,其他家族成員均由3個外顯子組成;亞細(xì)胞定位預(yù)測結(jié)果表明,二穗短柄草GRFs家族蛋白均定位于細(xì)胞核,具有轉(zhuǎn)錄因子的一般特性。表1 二穗短柄草GRFs基因家族成員理化性質(zhì)Table 1 The physic-chemical characters of bdGRFs gene family in Brachypodium distachyon 基因名稱Gene name CDS長度Length of CDS/bp 氨基酸長度Protein length/aa 分子量Molecular weight/kDa 等電點pI 外顯子數(shù)Number of exon 亞細(xì)胞定位預(yù)測Prediction of subcellular location BdGRF1 1 257 418 45.60 7.78 3 細(xì)胞核 BdGRF2 966 321 34.98 8.80 3 細(xì)胞核 BdGRF3 1 182 393 43.19 8.50 4 細(xì)胞核 BdGRF4 1 176 391 41.59 8.41 5 細(xì)胞核 BdGRF5 1 056 351 38.02 8.94 5 細(xì)胞核 BdGRF6 1 734 577 61.64 6.29 4 細(xì)胞核 BdGRF8 1 005 334 35.89 8.98 5 細(xì)胞核 BdGRF9 1 254 417 46.78 9.29 4 細(xì)胞核 BdGRF10 645 214 22.56 9.64 3 細(xì)胞核 BdGRF11-1 780 259 27.73 4.84 3 細(xì)胞核 BdGRF11-2 792 263 28.47 4.81 3 細(xì)胞核 BdGRF12 717 238 25.44 10.57 3 細(xì)胞核

【參考文獻(xiàn)】：
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