植物类赖氨酸/组氨酸转运蛋白LHT基因家族的进化及在大豆中的功能研究

利用9种具有全基因组数据的代表植物,通过生物信息学和分子生物学的研究手段,分析了被子植物LHT基因家族的进化机制,探讨了该基因家族在大豆中的功能分化。结果表明:(1)在选取的9个被子植物代表物种中,共含有114个LHT同源基因,大豆中含有25个,内含子数目1~9。(2)进化分析表明被子植物LHT可聚为7个亚家族Ⅰ—Ⅶ,其中Ⅱ的成员最多,Ⅲ为单子植物特有;编码的大豆氨基酸数量为56~543,相对分子量为6.3×103~57.1×103,理论等电点为6.03~9.51,均为跨膜蛋白。(3)大豆中GmaLHT表达模式分析表明,该基因家族的表达受到根瘤菌侵染的诱导,在根瘤侵染后部分成员在根和根瘤中特异性表达。大豆GmaLHT家族基因表达模式在不同亚家族的差异化结果表明,其在进化过程中受到选择的作用。(4)GmaLHT17基因超表达植株中该基因mRNA的表达水平为对照植株的13.6倍,且超表达植株的结瘤数目较对照植株有明显的增加。

二穗短柄草GRFs基因家族的鉴定及表达模式分析

GRFs基因家族在植物生长发育及逆境响应中起着重要的调控作用。为了探明二穗短柄草GRFs基因家族的基本特征及其进化关系,本研究利用生物信息学方法在全基因组水平上对二穗短柄草GRFs基因家族成员进行鉴定与分析。结果表明,二穗短柄草GRFs基因家族包括12个家族成员,蛋白质序列长度在238~577个氨基酸之间;序列比对发现二穗短柄草GRFs家族基因包括2个保守的QLQ和WRC结构域及广泛的保守基序;染色体定位发现,12个家族成员在二穗短柄草的5条染色体上呈不均匀分布,bd03号染色体分布最多;系统发育关系比较分析表明,这些GRFs基因家族成员存在4对直系同源基因。RT-qPCR分析表明,全部GRFs基因家族成员在二穗短柄草幼嫩组织中表达量较高,而在根系和衰老组织中表达量较低,外源激素特别是GA3诱导了二穗短柄草大部分GRFs基因家族成员的上调表达,表明GRFs基因家族广泛地参与了二穗短柄草分生组织功能和器官形成的生命进程。本研究结果为二穗短柄草GRFs家族蛋白功能的研究奠定了理论基础。