小麥SBP-box基因家族的全基因組鑑定，表徵和表達模式分析

2020-10-30 植物細胞工程閱讀筆記


Genome-wide identification, characterization, and expression patterns analysis of the SBP-box gene family in wheat (Triticum aestivum L.)

小麥SBP-box基因家族的全基因組鑑定，表徵和表達模式分析

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7560695/

西北農林科技大學農學院 陳新宏團隊

摘要

  1. SQUAMOSA啟動子結合蛋白（SBP）盒基因編碼一系列在植物生長和發育中起作用的植物特異性轉錄因子。
  2. 已經報導了水稻（Oryza sativa）和擬南芥中SBP-box基因的特徵，但是它們在小麥（Triticum aestivum）中的潛在作用尚未得到充分了解。
  3. 在這項研究中，確定了48個SBP-box基因（TaSBPs）。它們位於除4B和4D以外的所有小麥染色體中。六個TaSBP被確定為形成三個串聯重複對的串聯重複基因，而22個是形成16個分段重複對的分段重複基因。
  4. 亞細胞定位預測顯示TaSBP位於細胞核中。
  5. 在48個TaSBP中，有24個被預測為TamiR156的推定靶標。
  6. 系統發育分析表明，具有相似功能的TaSBP，AtSBP和OsSBP聚集在同一亞組中。
  7. TaSBP之間的系統發育關係得到高度保守的基序和基因結構的鑑定。
  8. 在TaSBP啟動子中發現了四種類型的順式元素-轉錄相關，發育相關，激素相關以及非生物脅迫相關元素。
  9. 表達譜表明大多數TaSBP參與花發育和非生物脅迫反應。
  10. 這項研究為進一步研究TaSBP基因奠定了基礎，並為他們的生物學功能提供了新穎的見解。

結果

圖1 TaSBP基因在小麥染色體上的染色體定位和重複。 TaSBPs共有48個，除Chr 4B和4D外，它們分布在19個小麥染色體上。 不同的色線表示TaSBP基因的重複對。


圖2 三個TaSBP的亞細胞定位。 選定的TaSBP基因從中國春克隆，用於構建CaMV35S :: TaSBPs–GFP載體，其中GFP在C末端融合。 合併的圖片包括綠色螢光通道和葉綠體自發螢光通道。 Bar ＝20μm。



圖3 基於ClustalW程序，來自TaSBP蛋白的SBP域的多重比對，以及兩個保守的鋅指結構（Zn指基序I和基序II）和核定位信號（NLS）被證明。


圖4 SBP的系統發育關係。 在MEGA 7中，基於六個單子葉植物（T. aestivum，O。sativa，Z。mays，S。bicolor，S.italica和B. distachyon）的全序列的多重比對，構建了無根的系統發育樹。 ）和四個雙子葉植物（A. thaliana，B。napus，B。rapa和S. tuberosum）。


圖5 TaSBP的系統發育關係，保守基序和基因結構。 （A）根據小麥和其他植物種類的自舉值和系統發育分析，將小麥TaSBPs分為7組； （B）在TaSBPs的蛋白質序列中鑑定出十個保守的基序； （C）基因結構。 外顯子和內含子分別用方框和線表示。


圖6 將miR156互補序列與TaSBP基因中的靶位點進行多重比對。 21個TaSBP的目標位點位於CDS中，而5個（TaSBP9A，TaSBP2D，TaSBP2B，TaSBP2A和TaSBP5A）位於3'-UTR中。


圖7 TaSBP基因啟動子中的主要順式元件。 在TaSBP基因啟動子區域中鑑定出四種類型的順式元素-轉錄相關，發育相關，激素相關以及非生物脅迫相關元素。 數字是指順式元素的數目。


圖8 基於轉錄組數據，TaSBP基因在不同組織和不同非生物脅迫下的表達譜。這15個組織如下：子葉出現時的根（a），可見三片葉子（b），莖達到最大長度（c）。當可見兩個節或節間時的莖（d），一半的花開放（e），並且開始伸長（f）；當可見主莖和腋生芽（三個節）時的葉子（g），子葉出現（h），並且整個植物籽粒已經形成（i）；花開時的花序（j），可見兩個節或節間（k），莖達到最大長度（l）；當植物全穀粒的30–50％形成（m），植物全穀粒70–100％的形成（n）和植物全穀粒成熟（o）時，穀物。非生物脅迫如下：（p）正常情況，（q）熱脅迫1 h，（r）熱脅迫6 h，（s）乾旱脅迫1 h，（t）乾旱脅迫6 h，（ u）熱和乾旱脅迫組合持續1 h，（v）熱和乾旱脅迫組合持續6 h。


圖9 10種TaSBP基因（A）在不同組織中和（B）在不同非生物脅迫下的定量RT-PCR結果。 水平和垂直坐標分別代表四種不同的組織/非生物脅迫和相對表達。 統計學上有顯著差異：* P <0.05； ** P <0.01（t檢驗）。


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