大豆COBRA基因家族鉴定与分析

COBRA基因编码COBRA蛋白,是一种细胞壁可扩展性蛋白。COBRA蛋白通过参与细胞壁的扩展性调节调控植物细胞伸长生长等生理过程。为探究COBRA基因在大豆发育过程中的潜在功能,文章利用生物信息学方法对大豆COBRA家族基因(GmCOBRAs)进行全基因组水平鉴定。通过对COBRA蛋白结构域进行BLASTP搜索,确定GmCOBRAs;以生物信息学方法分析其进化关系、基因结构、保守基序和共线性关系;利用转录组数据分析其不同组织部位表达模式;利用再生能力强的大豆品种东农50和再生能力弱的Keburi为材料进行器官发生试验;利用实时荧光定量PCR检测GmCOBRAs基因在丛生芽诱导和丛生芽伸长阶段的表达模式。结果表明,本研究共鉴定出大豆基因组中的24个GmCOBRAs,约为拟南芥COBRA基因数量2倍。系统发育分析表明,GmCOBRAs可分为2个亚族,分布在14条染色体上。亚细胞定位预测表明24个GmCOBRAs蛋白主要位于细胞膜。在大豆全基因组复制事件中,片段重复对GmCOBRAs扩大发挥重要作用。组织表达模式分析显示,GmCOBRAs基因在大豆不同器官和组织中表达差异较大,其中GmCOBRA12、GmCOBRA22和GmCOBRA14的表达水平较高,表明这些基因可能参与整个大豆发育过程中细胞壁扩张的调节。对6个在种子中高表达的GmCOBRAs进行qRT-PCR试验发现,GmCOBRA21在丛生芽诱导和伸长阶段中显著表达,表明该基因在大豆再生过程中可能扮演关键角色。亚细胞定位表明GmCOBRA21定位于细胞膜。GmCOBRAs在大豆再生过程中发挥重要作用,其中GmCOBRA21可能为该过程中的核心基因之一。

基于BSA-seq方法挖掘大豆再生相关候选基因

转基因生物育种技术可以定向改良大豆品种,为大豆定向育种提供一种新思路。为寻找与大豆再生相关的基因,探索大豆再生规律、提高遗传转化效率,本研究利用再生能力强材料东农50、再生能力弱材料Keburi及其子代RIL群体的200份材料进行大豆器官发生试验,比较不同基因型之间再生能力的差异,筛选出极端材料各20份,后通过BSA-seq(bulked segregant analysis sequencing)技术对大豆再生候选基因进行初步定位,共获得88.04 G的clean data,平均测序深度为20.03×,定位到2 Mb区间,利用GO等数据库对区间内基因进行富集分析,差异表达基因主要富集在纤维素微纤维组织、植物型细胞壁组织或生物发生等20个条目中,其中被显著富集的植物型细胞壁组织或生物发生条目中共有6个基因,对6个基因进行组织表达量分析,在丛生芽伸长期间表达水平较高,说明其在大豆再生过程中发挥作用,可能为影响大豆再生的关键基因。本研究为大豆再生机制研究提供了重要的候选基因信息与必要的材料基础。