丹参HD-ZIP基因家族的鉴定与表达分析

为筛选丹参(Salvia miltiorrhiza)中响应高温胁迫的HD-ZIP基因,利用生物信息学研究方法,对丹参全基因组的HD-ZIP基因进行了鉴定和分析,并以天丹1号为材料,通过qPCR技术检测了丹参HDZIP基因在高温胁迫下的表达模式。结果表明,丹参全基因组中包含44个HD-ZIP基因(SmHD-ZIP),不均匀地分布于8条染色体上。SmHD-ZIP可分为HD-ZIPⅠ、HD-ZIPⅡ、HD-ZIPⅢ和HD-ZIPⅣ4个亚家族,序列分析结果表明,这些蛋白质的氨基酸残基数为180~982个,相对分子质量为20.947~109.620 ku。SmHD-ZIP均为亲水蛋白,无跨膜结构域,绝大多数不含信号肽,等电点为4.48~10.91,且几乎都在细胞核表达,蛋白质稳定性较差。44个SmHD-ZIP基因中有10个基因复制事件,均为纯化选择。结构和模体分析结果表明,同一亚家族成员的外显子数目基本一致,HD-ZIPⅢ亚家族成员的外显子数目最多,模体数也最多。模体1、6是SmHD-ZIP的保守模体,模体10、11、12、13、15为HD-ZIPⅢ亚家族特有,模体5为HD-ZIPⅣ亚家族特有。通过分析高温(37℃)胁迫下SmHD-ZIP的表达模式发现,表达量升高和下降的基因数基本一致,在上调表达的基因中,SmHD-ZIP1.11、SmHD-ZIP1.13、SmHD-ZIP2.2、SmHD-ZIP2.5、SmHD-ZIP3.1、SmHD-ZIP3.4、SmHD-ZIP4.9、SmHD-ZIP4.10和SmHD-ZIP4.12的表达量提高了10倍以上,可作为提高丹参耐热性的候选基因资源。