柑橘Rboh家族鉴定及其对激素和柑橘溃疡病的响应

【目的】活性氧(reactive oxygen species,ROS)是植物抗病反应中重要的信号分子,而Rboh是参与活性氧产生的关键酶之一。本研究通过鉴定和分析柑橘全基因组中Rboh基因家族生物信息学特性、生物胁迫相关植物激素和溃疡病菌(Xanthomonas citri subsp. citri,Xcc)侵染诱导下表达模式,为研究Rboh基因家族与柑橘抗溃疡病过程的相关性,进一步研究和利用柑橘Rboh基因打下基础。【方法】利用过氧化物酶数据库RedOxiBase和柑橘(甜橙)CAP数据库获得柑橘Rboh家族序列信息;利用生物信息学软件对CsRboh进行理化性质、系统进化关系、染色体定位、基因结构、蛋白功能结构域、保守基序和启动子元件系统分析。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析植物激素水杨酸(salicylic acid,SA)、茉莉酸(jasmonic acid,JA)、脱落酸(abscisic acid,ABA)和溃疡病菌处理下CsRboh表达模式。【结果】鉴定得到7个柑橘Rboh家族成员(CsRboh01—CsRboh07),其编码蛋白包含784—946个不等的氨基酸残基,等电点(PI)分布在8.67—9.40,主要定位于细胞膜结构和细胞质。根据系统进化树可将柑橘Rboh家族划分为I—IV 4个亚家族。CsRboh家族基因不均匀分布在甜橙的5条染色体,均含有典型的呼吸爆发NADPH氧化酶结构域(NADPHOx)、铁还原酶跨膜组件(Ferricreduct)、FAD结合结构域(FADbinding)和铁还原酶NAD结合结构域(NADbinding)4个功能结构域。CsRboh家族各基因的启动子区域含不同激素响应元件,数目和类型各有差异。qRT-PCR结果显示CsRboh基因家族各成员可响应激素和溃疡病菌诱导,在不同激素和溃疡病菌处理下感病品种晚锦橙和抗病品种四季橘中表达模式具有差异。结合系统进化树聚类分析、同源基因功能研究及其启动子区域顺式作用元件分析发现,CsRboh02、CsRboh04和CsRboh06在抗、感两个品种中受柑橘溃疡病菌诱导表现出明显不同的表达趋势和表达量。【结论】CsRboh02、CsRboh04和CsRboh06可能与柑橘品种抗、感性密切相关,是3个有潜力的抗溃疡病分子育种候选基因,初步确定CsRboh家族基因在柑橘响应溃疡病过程中发挥关键作用。

藜麦RBOH基因家族的鉴定及表达模式分析

为了探索藜麦RBOH基因(CqRBOH)的结构特征,分析CqRBOH基因功能和表达模式,基于藜麦全基因组数据,通过生物信息学的方法对CqRBOH基因进行鉴定分析。鉴定出9个CqRBOH基因家族成员,根据染色体上位置将其命名为:CqRBOH1-CqRBOH9;亚细胞定位预测结果表明,9个CqRBOH蛋白均定位于质膜上;基于系统进化树将CqRBOH基因家族分为4个亚家族,CqRBOH蛋白序列具有高度保守性,均含有NADPH氧化酶结构域(NADPH-Ox)等4个功能结构域;CqRBOH基因启动子区具有多种与非生物胁迫响应、激素响应以及与生长发育有关的顺式作用元件;转录组数据分析表明CqRBOH3和CqRBOH5在藜麦幼苗中显著表达,部分CqRBOH基因响应干旱、高温和盐胁迫,这些结果为藜麦抗逆机制研究奠定了基础。