玉米SRO基因家族的鉴定及表达分析

【目的】SRO(similar to rcd one)是植物所特有的一类小蛋白家族,其在植物的生长发育,及应对非生物胁迫中发挥着重要功能。基于玉米全基因组数据库,鉴定玉米SRO家族基因,分析其序列、基因定位、蛋白结构及其系统进化关系,同时解析Zm SROs在玉米组织表达特异性及其在高盐和干旱胁迫下的表达变化,为阐明SRO基因在玉米生长和逆境响应中的功能研究奠定基础。【方法】利用拟南芥SRO家族基因为探针,在玉米全基因组查找并下载玉米SRO基因序列,并从Maize GDB中获取玉米SRO基因相关信息,包括CDS、氨基酸序列及染色体位置等。通过生物信息学工具(GSDS2.0、Expasy-protparam、SOPMA、Plant-m PLoc、EMBL-EBI、MEME)对获得序列的基因结构、蛋白质分子量、等电点、二级结构、亚细胞定位、保守结构域、保守基序原件等进行预测和分析。同时利用Clustalx(1.83)和MEGA 6.0软件进行同源序列比对并构建系统进化树。运用实时荧光定量PCR技术分析玉米SRO组织表达特异性及其在高盐和干旱胁迫下SRO的表达变化情况。【结果】从玉米全基因组共鉴定6个SRO家族基因,分别命名为Zm SRO1a—Zm SRO1f。Zm SROs分布于第1、4、5和9染色体,包含2—5个内含子。序列分析发现CDS序列长度在1 215—1 791 bp;编码氨基酸数目为404—596 aa;分子量为45.23—66.78 k D;等电点为7.01—9.17。亚细胞定位分析发现Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d定位于叶绿体,Zm SRO1e则定位于过氧化氢酶体,Zm SRO1f定位于细胞核。系统进化树分析发现Zm SROs分为3个亚类,Ⅰa亚类包括Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c,Ⅰb亚类包括Zm SRO1f,Ⅰc亚类包括Zm SRO1d/Zm SRO1e。保守结构域分析结果显示Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d/Zm SRO1e包含PARP和RST结构域,缺少WWE结构域,Zm SRO1f包含WWE和PARP催化中心,RST结构域缺失。Zm SROs蛋白共找到5个保守基序,命名为基序1—5。Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c包含所有保守基序,Zm SRO1d/Zm SRO1e缺少保守基序3,Zm SRO1f缺少保守基序5。组织表达分析发现Zm SROs在根系特异性表达。高盐胁迫下,玉米根系中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d/Zm SRO1e在1 h时显著上调表达,地上部中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1d/Zm SRO1e均下调表达,而Zm SRO1f在处理6 h显著上调表达。干旱胁迫下,玉米根系Zm SRO1e在1 h显著上调表达,Zm SRO1f在24 h显著上调表达;地上部中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1d/Zm SRO1e均下调表达。【结论】玉米SRO家族基因包含6个成员,被划分为3个亚类,6个Zm SROs在玉米根系中特异性表达,且可以不同程度地响应干旱和高盐胁迫。

马铃薯SRO家族全基因组鉴定及生物信息学分析

SRO(Similar to radical-induced cell death 1)蛋白是植物特有的一类小蛋白家族转录因子,在植物抵御生物/非生物胁迫(盐害,干旱,高温,低温,水涝等)和生长发育中发挥着重要的作用。尽管SROs已在许多物种中进行了研究,但在马铃薯中仍缺乏系统鉴定。基于马铃薯已公布的基因组数据对马铃薯SRO蛋白家族进行全基因组鉴定和生物信息学分析,共鉴定到9个St SROs家族成员,不均匀分布在5条染色体上,亚细胞定位预测该基因全部成员定位在细胞核上。启动子上游鉴定到了大量与生长发育、植物激素响应和生物/非生物胁迫有关的顺式作用元件,同时预测了调控该基因的miRNAs。该基因各成员对不同激素处理响应程度存在明显差异。上述结果为马铃薯St SROs潜在的分子功能提供了理论依据,表明该基因在马铃薯非生物胁迫方面可能具有重要意义。

棉花GhSRO04/GhSRO08基因的克隆及表达分析

SRO转录因子在植物响应盐、旱和病菌等生物和非生物胁迫中具有重要的调节作用。本研究从抗枯萎病耐黄萎病的棉花品种鲁研棉32号中克隆获得2个基因:命名为GhSRO04和GhSRO08(Gen Bank登录号为KR534896和KR534895)。结果显示:GhSRO04包含一个最大开放阅读框1830 bp(ORF),推测编码609个氨基酸;GhSRO08包含一个最大开放阅读框1 842 bp(ORF),推测编码编码613个氨基酸。比对分析表明GhSRO04和GhSRO08基因均含有RCD1-SRO-TAF4结构域(RST)。系统进化树分析表明,GhSRO04和GhSRO08编码产物与拟南芥RCD1和SRO1亲缘关系最近,属于同一进化分支。实时荧光定量PCR(q RT-PCR)分析基因表达显示,GhSRO04和GhSRO08基因均受黄萎病菌侵染、干旱和高盐诱导表达,表明GhSRO04和GhSRO08在棉花应对盐、旱和病菌胁迫中可能起着重要的调节作用,对棉花种质的抗逆性遗传改良具有潜在利用价值。本研究首次从棉花中分离鉴定出SRO类转录因子,并进行了初步功能分析,为棉花遗传改良储备了基因资源。