亚麻PLA1基因家族的鉴定及表达分析

磷脂酶A1(Phospholipase A1,PLA1)在植物生长发育及胁迫反应中发挥着重要作用,但目前关于PLA1在亚麻中的鉴定与表达特征尚未见报道。本研究利用生物信息学方法对包括亚麻在内的7个物种PLA1基因家族进行鉴定,分析了亚麻PLA1(LuPLA1)的序列特征、系统进化关系、顺式作用元件、共线性关系及其复制事件,并利用转录组数据分析了其在不同遗传背景、不同器官中的表达模式,利用qRT-PCR分析了其在不同组织、不同发育时期及胁迫处理下的表达模式。结果表明,在亚麻、拟南芥、玉米、水稻、大豆、蓖麻及木薯基因组中分别鉴定到14、21、15、20、41、18和35个PLA1成员;LuPLA1基因分布于8条染色体上。序列特征分析发现,除LuPLA1-7和LuPLA1-10外,其他家族成员都具有内含子且多数含有1个内含子;LuPLA1蛋白序列长度为388-1759 aa,等电点为5.99-9.19,分子量为41.55-192.61 kD,均为亲水性蛋白,大多数定位于液泡,含有4-25个Motif。系统进化分析将PLA1蛋白分为4个分支,其中第Ⅳ分支PLA1成员数量最多。共线性分析表明,LuPLA1在拟南芥、玉米、水稻、木薯及大豆中均具有同源基因且与大豆、木薯的同源基因最多。LuPLA1家族成员中共有2对基因发生串联复制,7对基因发生片段复制,且都经历了纯化选择。转录组分析发现大多LuPLA1成员表现为器官特异性表达。LuPLA1启动子区含大量激素与逆境响应相关元件,qRT-PCR分析进一步证实LuPLA1基因受激素、干旱、高盐、低温及高温诱导表达。其中LuPLA1-1受IAA诱导表达;LuPLA1-1和LuPLA1-6受NAA诱导表达;LuPLA1-1、LuPLA1-5和LuPLA1-6受GA_(3)诱导表达;LuPLA1-12/14受NaCl和PEG诱导表达;除LuPLA1-2/4外,其余基因均受高温诱导表达;所有LuPLA1受低温诱导表达,对低温的响应最为明显。本研究为进一步解析LuPLA1基因家族的功能奠定了基础。