大麦PHT1基因家族的鉴定及表达特性分析

植物磷转运蛋白1(phosphase transporter protein 1,PHT1)家族在植物磷吸收和转运中发挥着重要作用。为研究大麦PHT1基因家族成员的特性,利用生物信息学方法在全基因组范围内对大麦PHT1家族成员进行鉴定,结果共鉴定到14个大麦PHT1(HvPT1~HvPT14)基因,分布在2H、4H、5H和7H染色体上。根据系统发育关系、基因结构和保守蛋白基序,可将14个大麦PHT1基因分为3个亚群。基于RNA-seq数据对大麦品种GN121(磷高效基因型)根和叶片中12个PHT1基因的表达模式进行分析,发现在低磷胁迫处理下,根中HvPT1、HvPT7、HvPT10和HvPT12基因以及叶片中HvPT13基因均上调表达。进一步利用荧光定量PCR技术对大麦品种GN121和GN42(磷低效基因型)根中10个PHT1基因的表达模式进行分析,发现两个品种根中HvPT7、HvPT8、HvPT10、HvPT12和HvPT14基因在磷恢复后第3 d的表达量均显著低于低磷处理第22 d的表达量,推测这5个基因在低磷胁迫下参与磷的吸收和转运;此外HvPT5基因在磷恢复后第3 d的GN42根中表达量显著下降,而在GN121根中的表达量显著上升,说明HvPT5基因的表达与品种类型有关。

野生豆Pht1基因家族的全基因组鉴定和表达分析

植物体内磷的吸收、转运和再利用过程主要是由位于质膜上的磷酸盐转运蛋白基因(phosphate transporter 1,Pht1)家族调控。目前野生豆Pht1家族基因的鉴定和系统分析尚未见报道,为了研究野生豆Pht1家族基因的进化和功能,本研究通过同源序列比对的方法鉴定并获得了野生豆Pht1家族的15个基因,分布在8条染色体上。多序列比对和系统发育分析显示这些基因分为四组,分别包含10,2,2,1个基因。基因共线性分析显示Gs Pht1家族存在6对复制基因,分别是GsPht1;1/1;5,GsPht1;2/1;7,GsPht1;3/1;14,GsPht1;6/1;10,GsPht1;8/1;9和GsPht1;12/1;13。Ka/Ks分析显示野生豆Pht1家族基因的进化经受纯化选择,Tajima相对速率测验表明基因复制事件后复制基因增加了进化速率。Gs Pht1家族基因在不同组织的表达模式显示复制基因对具有组织表达特异性,低磷胁迫条件下该家族大部分基因在不同组织中被诱导表达。本研究结果为野生豆耐低磷分子机制的研究提供了依据。

丹参Pht1基因家族的挖掘、鉴定及其特征性分析

目的对丹参Salvia miltiorrhiza基因组中存在的Pht1基因家族成员进行挖掘、鉴定和功能预测分析,为进一步研究和利用Pht1这一功能基因家族奠定基础。方法基于丹参基因组数据库及NCBI数据库,借助生物信息学方法,首先筛选获得丹参Pht1家族候选基因的序列,进而对其进行多重序列比对、保守结构查找及系统进化树构建,最后完成其特征性分析和生物学功能预测。结果从丹参基因组中共挖掘出了12个新的Pht1候选基因,加上已报道的Smpht1,共13个Pht1成员,其同源性高达74.34%,并对9个成员提供了比较可靠的功能注释。该家族基因中,Smpht1&Sm1、Sm4&Sm6、Sm5&Sm11这3对成员可能属于彼此协同进化的同功能基因;Smpht1、Sm1、Sm3、Sm5、Sm7及Sm11这6个成员在丹参根部表达,除了受缺磷特异性诱导表达的Sm7和不受磷素供缺因素所影响的Sm3以外,其余4个均有可能属于缺磷诱导增强表达型基因,进而对丹参磷素吸收起着重要作用;另外,Sm7与Sm16还有可能在丹参花器官中表达而参与植株花期磷素平衡的调节;Sm14则很有可能是一个菌根诱导特异性表达的磷转运基因。结论首次系统地从丹参基因组中挖掘筛选出Pht1基因家族,并发现了具有特征性生物学功能的成员,这将为进一步阐明Pht1在丹参生长发育和药效成分代谢中所起作用的相关研究提供背景支持和思路参考。