普通烟草PMEI家族的鉴定与表达分析

Genome-wide identification and expression analysis of the PMEI family in Nicotiana tabacum

果胶是细胞壁的重要组成部分,它不仅在细胞之间的连接上起着关键作用,还能维持细胞壁结构稳定和抵御病原的侵害。细胞壁中的果胶甲酯酶抑制剂(pectin methyl ester enzyme inhibitor,简称PMEI)可以调控果胶甲酯酶(pectin methyl ester enzyme,简称PME)对果胶的去甲酯化作用,从而引起细胞壁结构和功能特性的改变。为深入研究PMEI基因家族在烟草生长发育过程中的功能,采用生物信息学方法,在普通烟草基因组中共鉴定出90个PMEI基因家族成员,并对其进行基因结构、系统进化树、蛋白理化性质、保守结构域、表达分析和基因本体(gene ontology,简称GO)分析。结果表明,烟草PMEI基因家族可以分为5个亚家族,在进化树中形成明显不同的分支,同一亚家族中各成员的基因结构、编码蛋白的理化性质及保守域呈现较高的一致性。每个成员都含有由4个反向平行α螺旋组成的PMEI结构域,结构域序列中有4个极为保守的半胱氨酸残基,形成2个二硫键。GO分析结果显示,所有烟草的PMEI蛋白都具有酶抑制活性,大部分成员参与细胞壁的修饰过程。PMEI成员在烟草不同组织中均有表达,其中在茎、叶脉、幼苗叶和幼苗根中的基因表达数较多;第Ⅳ、Ⅴ亚家族成员在幼根、幼叶中表达量较高。研究结果将为烟草PMEI家族的深入研究提供依据,为进一步解析PMEI基因的功能奠定基础。