主要禾本科作物ASR基因家族全基因组鉴定及表达分析

对谷子、水稻、高粱、玉米、小麦等主要禾本科作物ASR(Abscisic acid-,stress-,ripening-induced protein)家族基因进行鉴定,并对其序列、系统进化、结构域、启动子及表达模式进行分析,为进一步研究ASR蛋白功能提供参考。结果表明,从谷子、水稻、高粱、玉米、小麦基因组中分别鉴定出7、6、8、9、29个ASR家族成员,不均匀分布在染色体上。ASR家族基因聚类为4个亚组,基因结构具有组内保守性和组间多样性。ASR蛋白具有保守的氨基酸基序,但Ⅱ-2亚组相较于其他亚组差异明显。ASR家族成员均只含有ABA/WDS结构域,位于C-末端。在进化过程中,ASR基因整体上正经历纯化选择。亚细胞定位预测结果表明,大部分ASR蛋白定位在细胞核,小部分定位在细胞质。启动子分析结果表明,ASR家族基因具有大量组织特异性元件、应激响应元件和激素响应元件。表达分析结果表明,ASR基因广泛响应非生物胁迫,其表达具有组织特异性,并且不同物种、不同基因间存在差异。

木薯MeASR3基因的克隆及表达分析

【目的】克隆木薯脱落酸、胁迫、成熟诱导蛋白(abscisic acid, stress, ripening-induced, ASR)的cDNA序列,检测该基因在ABA、H_2O_2、NaCl和甘露醇4种处理下的表达模式,为揭示ASR基因在木薯耐旱机制中的作用提供参考。【方法】以木薯KU50叶片总RNA反转录的cDNA为模板,利用PCR的方法扩增获得一个ASR家族基因,对其进行了氨基酸序列比对和进化树分析,并利用荧光定量PCR技术对该基因在多种处理下的表达模式进行分析。【结果】克隆得到的cDNA长度为459 bp,编码153个氨基酸,命名为MeASR3 (GeneBank登录号:XM_021744431.1)。序列比对结果表明MeASR3含有ASR家族蛋白的主要特征功能域,进化树显示MeASR3与橡胶树来源的ASR蛋白亲缘关系最近。荧光定量结果表明MeASR3在转录水平受到H_2O_2、甘露醇和高盐胁迫的诱导作用,同时受到ABA的抑制作用。【结论】克隆获得木薯MeASR3基因,该基因在转录水平响应ABA处理以及氧化、高盐和干旱胁迫,可能参与到ABA以及多种胁迫下的信号转导途径,可作为候选基因用于木薯耐旱机制的研究。

藜麦ASR基因家族的生物信息学分析

ASR基因(脱落酸,胁迫,成熟诱导基因)普遍存在于种子植物中,多以基因家族的形式存在,作为糖、脱落酸(abscisic acid,ABA)和胁迫信号通路的共同成分,在植物生长发育、果实成熟和抵御胁迫等方面发挥着重要的作用。为了探究ASR基因家族在藜麦中发挥的功能,本研究在藜麦全基因组数据和蛋白质组数据中查找到19条ASR基因,其编码氨基酸数目在98~235 aa之间,分子量介于11015.73~24485.48 kD之间,等电点在5.04~9.96之间,除XP_(0)21735625.1之外,所有序列均含有2个外显子和1个内含子。另外,藜麦ASR蛋白均为亲水蛋白,其中有9个蛋白不稳定系数小于40,最低值为21.25,具有较高的亲水性和热稳定性。根据亚细胞定位,藜麦ASR蛋白中有4个位于线粒体,其余位于细胞核,推测藜麦ASR蛋白在抵御胁迫和果实成熟上发挥重要的功能。通过构建保守序列标签,藜麦ASR蛋白有两个高度保守区域,一个为靠近N端的富含组氨酸区,一个为靠近C端富含丙氨酸的核定位信号区。通过进化分析,将藜麦ASR蛋白分为Group A~D四组,每组蛋白的二级结构和三级结构相似,保守基序相同,推测发挥相同的生理功能,而组与组之间结构差异较大,推测执行不同的生理功能。本研究通过理化性质分析、进化分析、结构预测等对藜麦ASR基因家族的性质、结构、功能进行了分析和预测,为后续对藜麦ASR基因家族功能的深入研究提供了一定的理论依据。