普通烟草PYL基因家族成员鉴定及干旱胁迫下基因表达分析

PYR/PYL/RCAR(PYL)蛋白作为脱落酸(ABA)的直接受体,在ABA信号转导途径中发挥着关键调控作用。为探究PYL基因在烟草中的系统发育和表达模式,本研究利用生物信息学手段在普通烟草品种K326全基因组范围内进行了鉴定分析,并利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测了各基因在遭受干旱胁迫0、1、3、6、12、24、36和48 h的基因表达量。结果共鉴定到26个烟草PYL基因,依据系统发育和结构特点可划分为3个亚家族(Ⅰ~Ⅲ),成员数目分别为9、11和6。蛋白理化性质分析结果表明,所有烟草PYL蛋白都呈亲水性,氨基酸长度在173~586 aa之间,相对分子量在16 763.26~65 709.39 Da之间,等电点(pI)在4.73~9.05之间。顺式作用元件分析结果发现,烟草PYL基因启动子区含有MYB、NAC、WARKY、TCP、ZF-HD等逆境胁迫响应相关元件。基因表达结果显示,烟草PYL基因在遭受干旱胁迫后,除NtPYL8、NtPYL9、NtPYL17和NtPYL21基因外、其余基因表达量整体表现为上调趋势,但各亚家族成员间基因表达具有明显差异。其中亚家族Ⅱ中NtPYL1、NtPYL2、NtPYL4基因和亚家族Ⅲ中NtPYL25基因在遭受干旱胁迫6~12 h后基因表达量达到最高,且相对表达量较0 h上升显著,可作为烟草应答干旱胁迫的重要候选基因。本研究为进一步开展烟草候选抗旱PYL基因功能研究及育种利用奠定了基础。