蓝星睡莲CBF基因家族的全基因组鉴定与分析

CBF(C-repeat binding factor)是一类转录激活因子,在植物应对低温等非生物胁迫中起重要作用。为探究蓝星睡莲(Nymphaea colorata)CBF基因家族的生物学特性,本研究从蓝星睡莲全基因组中筛选到11个CBF家族成员,依次命名为NcCBF1~NcCBF11,并对其理化性质和基因表达等进行了分析。结果表明,蓝星睡莲CBF基因编码蛋白的长度为181~397 aa,分子量在20.17~43.11 kD之间,大多表现为酸性亲水蛋白,亚细胞定位于细胞质和细胞核中。系统进化分析发现,蓝星睡莲与拟南芥亲缘关系最近,与水稻同源性较远。NcCBFs基因中存在2对旁系同源基因(NcCBF2~NcCBF5,NcCBF4~NcCBF9),Ka/Ks值分别0.2977和0.1892,在进化过程中受到了较强的纯化选择作用。NcCBFs家族成员除NcCBF9和NcCBF4外,均为内含子缺失型,基因家族在染色体上呈现不均等分布,编码的蛋白序列均含有motif 1保守基序。预测蛋白二级结构主要由无规则卷曲和α-螺旋构成,三维结构均由1个α-螺旋和2个β-折叠构成。蛋白互作分析表明,NcCBFs基因与拟南芥中BREBs和CBFs基因有着密切的关联,且功能注释结果多与低温响应和植物激素信号通路相关。NcCBFs家族成员启动子区域有多个参与植物的生长发育、激素响应以及逆境响应的顺式元件。基因表达结果表明,NcCBFs基因在蓝星睡莲不同组织中存在表达差异性,且NcCBFs基因在蓝星睡莲花蕾期发挥重要作用。本研究为进一步研究NcCBFs基因参与逆境胁迫的分子机制提供参考。