1、麦类作物学报 2 0 2 3,4 3(1 1):1 3 7 2-1 3 8 3J o u r n a l o fT r i t i c e a eC r o p sd o i:1 0.7 6 0 6/j.i s s n.1 0 0 9-1 0 4 1.2 0 2 3.1 1.0 2网络出版时间:2 0 2 3-0 9-1 9网络出版地址:h t t p s:/l i n k.c n k i.n e t/u r l i d/6 1.1 3 5 9.S.2 0 2 3 0 9 1 8.1 2 5 1.0 0 6二穗短柄草S P L家族基因的鉴定、系统发育和表达分析收稿日期:2 0 2 2-1 2-
2、0 7 修回日期:2 0 2 3-0 3-1 7第一作者E-m a i l:s h u t i n g w a n g n w a f u.e d u.c n通讯作者:马翎健(E-m a i l:m a l i n g j i a n n w a f u.e d u.c n)王淑婷1,朱 婷1,马浩森1,李小鹏2,牛 娜1,马翎健1(1.西北农林科技大学农学院,陕西杨凌7 1 2 1 0 0;2.渭南市农资农产品质量检测中心,陕西渭南7 1 4 0 0 0)摘 要:植物特异性S P L家族基因编码S B P(s q u a m o s ap r o m o t e r-b i n d i n
3、gp r o t e i n-l i k e)保守结构,参与调节植物的生长和发育。为了解二穗短柄草中S P L家族基因的分布、结构及功能,对二穗短柄草全基因组中S P L家族成员进行了系统分析。结果表明,在二穗短柄草全基因组中鉴定出1 7个B d S P L基因,在5条染色体上呈不均匀分布,b d 0 3号染色体上分布最多;根据系统发育树,1 7个B d S P L被分为6个组,同组成员有保守的结构和基序;其中6对B d S P L基因发生基因复制事件;在B d S P L基因启动子区域发现了各种顺式元件,如A B R E、C G T A C-m o t i f和L T R。转录组数据和q R
4、 T-P C R分析显示,B d S P L基因在二穗短柄草花中表达量较高,而在根系中表达量较低,在不同植物激素处理下表达量有差异。关键词:二穗短柄草;S P L基因家族;系统进化;表达分析中图分类号:S 5 1 9;S 3 3 0 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 9-1 0 4 1(2 0 2 3)1 1-1 3 7 2-1 2I d e n t i f i c a t i o n,P h y l o g e n ya n dE x p r e s s i o nA n a l y s i so f t h eS P LG e n eF a m i l y i nB.d i s t a
5、 c h y o n.WA N GS h u t i n g1,Z H UT i n g1,MAH a o s e n1,L IX i a o p e n g2,N I UN a1,MAL i n g j i a n1(1.C o l l e g eo fA g r o n o m y,N o r t h w e s tA&FU n i v e r s i t y,Y a n g l i n g,S h a a n x i 7 1 2 1 0 0,C h i n a;2.W e i n a nA g r i c u l t u r a lP r o d u c t sQ u a l i t y
6、T e s t i n gC e n t e r,W e i n a n,S h a a n x i 7 1 4 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:T h ep l a n t-s p e c i f i cS P Lf a m i l y(s q u a m o s ap r o m o t e r-b i n d i n gp r o t e i n-l i k e)g e n ee n c o d e st h eS B Pc o n s e r v e dd o m a i nt h a t i s i n v o l v e d i nt h e r e
7、 g u l a t i o no fp l a n tg r o w t ha n dd e v e l o p m e n t.T ou n d e r-s t a n dt h ed i s t r i b u t i o n,s t r u c t u r ea n d f u n c t i o no fS P Lg e n e s i nB r a c h y p o d i u md i s t a c h y o n,t h eS P Lg e n ef a m i l yw a s a n a l y z e ds y s t e m a t i c a l l y i nt
8、 h e w h o l eg e n o m e i nt h i s s t u d y.T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t 1 7B d-S P Lg e n e sw e r e i d e n t i f i e d i n t h ew h o l eg e n o m eo fB r a c h y p o d i u m d i s t a c h y o n.A c c o r d i n g t o t h ep h y l o g e-n e t i c t r e e,t h e1 7B d S P Lg e n e sw e
9、 r ed i v i d e d i n t os i xg r o u p s,a n dm e m b e r so f t h es a m e f a m i l ys h a r e dt h ec o n s e r v e dg e n es t r u c t u r e sa n d m o t i f s.G e n ed u p l i c a t i o ne v e n t so c c u r r e di n6p a i r so fB d S P Lg e n e s.P r o m o t e ra n a l y s i ss h o w e dt h a
10、 t t h e r ew e r ev a r i o u sc i s-e l e m e n t s,s u c ha sA B R E,C G T A C-m o-t i f,a n dL T R.T r a n s c r i p t o m ea n dq R T-P C Ra n a l y s i sr e v e a l e dt h a tt h ee x p r e s s i o nl e v e lo fS P Lg e n ew a sh i g h e r i nf l o w e r s,b u t l o w e r i nr o o t s,a n dd i
11、 f f e r e n t e x p r e s s i o np a t t e r n sw e r eo b s e r v e du n d e rd i f-f e r e n tp l a n th o r m o n e t r e a t m e n t s.K e y w o r d s:B r a c h y p o d i u md i s t a c h y o n;S P Lg e n e f a m i l y;P h y l o g e n y;E x p r e s s i o np a t t e r n s 基因家族由结构和功能相似的多个基因组成,在特定
12、的生物体中扮演着重要的角色。目前,在真核 生 物 中 已 经 发 现 了 各 种 基 因 家 族,如b HLH1、T C P2和P r x3等。S P L家 族 基 因(Am S B P 1和Am S B P 2)在金鱼草的花分生组织中首次被发现,后在多种植物中被鉴定出。S P L蛋白均含有一个高度保守结构域(也称为S B P结构域),由两个独立的锌指结构组成,其中包含Z n-1(C y s 3 H i s或C y s 4)和Z n-2(C y s 2 H i s C y s)6-7;每个锌指位点由4个氨基酸残基结合一个锌离子,在维持蛋白质构象稳定方面发挥重要作用8。在S B P结构域的C末端
13、,有一个保守的核定位信号重叠在第二个锌指结构上,将S B P蛋白引导到细胞核中,调节下游基因的转录9。目前,S P L家族基因已经在拟南芥1 0-1 1、水稻7、大 豆1 2、矮 牵 牛1 3、棉 花1 4、烟 草1 5、泡桐1 6、藜麦1 7和水曲柳1 8中得到研究。但还没有关于二穗短柄草S P L家族基因的报道。研究表明,S P L家族基因由m i R 1 5 6/1 5 7调控,在 植 物 生 长 和 生 理 的 各 个 方 面 发 挥 着 作用1 1,1 9-2 0;在拟南芥1 7个S P Ls中,有1 1个含有m i R 1 5 6/1 5 7识别位点2 3-2 4。S c h w
14、a b等2 5发现,拟南芥中过表达m i R 1 5 6使多个S P L s的表达下调,这些S P L s都含有m i R 1 5 6/1 5 7识别位点,而其他没有该识别位点的S P L s不受影响;突变5个A t S P L 3的m i R 1 5 6/1 5 7识 别 位 点 碱 基 后,A t-S P L 3的转录水平显著提高。在番茄中,大部分S P L基 因 在 茎 尖、花 序 和 果 实 中 高 表 达,而m i R 1 5 6/1 5 7在这三个组织中的表达较低,表明m i R 1 5 6/1 5 7与S P L s的表达水平呈负相关。S P L基因参与植物的信号转导,如A t
15、S P L 8可抑制促进种子 萌 发 和 根 生 长 的 下 游 基 因 的 表 达2 7;V v S B P 3和V v S B P 5参与葡萄的低温反应2 8。二穗短柄草基因组较小,与粮食作物如小麦、大麦和水稻关系密切2 9。目前,关于拟南芥和水稻S P L家族基因的功能研究较多,但其在二穗短柄草中的信息还不清楚。本研究拟对二穗短柄草中的S P L家族基因进行鉴定,分析其基因结构、基序、顺式元件、系统发育、基因复制、GO注释和表达模式等,并对其功能进行预测,为粮食作物功能基因的发现与利用提供参考。1 材料和方法1.1 二穗短柄草中S P L基因的鉴定从E n s e m b l p l a
16、 n t数据库(h t t p:/p l a n t s.e n-s e m b l.o r g/)下载二穗短柄草的全基因组数据,包括基因组序列文件和蛋白序列文件。从P F AM数据库(h t t p:/p f a m.x f a m.o r g/)下载S B P结构域(P F 0 3 1 1 0);使用HMME R3.0程序将S B P结构域作为查询序列,在二穗短柄草中寻找包含S B P结构域的蛋白质;以水稻和拟南芥的S B P蛋白序列为查询序列,利用B L A S T P程序对二穗短柄草蛋白序列进行检索。分析HMM和B L A S T P的结果,鉴定出B d S P L蛋白。利用N C B
17、 I-C D D网络服务器(h t t p s:/w w w.n c b i.n l m.n i h.g o v/S t r u c-t u r e/b w r p s b/b w r p s b.c g i)和P F AM数据库对候选的B d S P L蛋白进行鉴定。共得到1 7个B d S P L蛋白,其 相 应 基 因 依 次 命 名 为B d S P L 1B d-S P L 1 7。从E x P A S Y服 务 器(h t t p s:/w e b.e x-p a s y.o r g/c o m p u t e_p i/)3 0获得B d S P L蛋白质的理论等电点(P I)和相
18、对分子质量(MW),并使用C e l l oW e b服务器(h t t p:/c e l l o.l i f e.n c t u.e d u.t w/)预测这些蛋白质的细胞定位。1.2 B d S P L蛋白的系统发育分析使用C l u a s t X2.0软件3 1对二穗短柄草、水稻和拟南芥的S P L蛋白氨基酸序列进行比对,利用M E G A8.0软件的邻接法(N e i g h b o r-J o i n i n g)构建系统发育树,b o o t s t r a p参数设置为10 0 03 2。1.3 B d S P L基因的结构及保守基序分析利 用G e n eS t r u c
19、t u r e D i s p l a y S e r v e r(h t-t p:/g s d s.g a o-l a b.o r g/)对其基因结构和编码序列(C D S)进行分析3 3。利用MEMEv 4.9.0(h t-t p:/m e m e-s u i t e.o r g/t o o l s/m e m e)分 析B d-S P L蛋白的保守基序,基序最佳氨基酸数1 02 5 0,最大基序数量设置为1 5个3 4。1.4 二穗短柄草、水稻、小麦和玉米的S P Ls共线性分析利用M C S c a n X3 5软件检测二穗短柄草与水稻、玉米、小麦之间的S P L区域。使用C i r
20、c o s0.6 7比较B d S P L与上述物种之间的共线性关系3 6。比较 共 线 基 因 对 的C D S和 蛋 白 质 序 列,使 用KAK S_C a l c u l a t o r软件计算KAK S比率3 7。用W a n g3的方法计算共线基因对的发散时间(T)。1.5 S P L的G O注释及其与其他蛋白质相互作用分析二穗短 柄 草 中S P L蛋 白 的GO注 释 来 自P L A Z A数 据 库(h t t p s:/b i o i n f o r m a t i c s.p s b.u g e n t.b e/p l a z a/v e r s i o n s/p l
21、 a z a_v 5_d i c o t s/)3 8和P l a n tT r a n s c r i p t i o n a lR e g u l a t o r y M a p数 据 库(h t t p:/p l a n t r e g m a p.g a o-l a b.o r g/)。使用A r e-n a n N e tV 23 9和C y t o s c a p e软件4 0构建B d S P L与其他二穗短柄草蛋白之间的相互作用网络。1.6 B d S P L s的启动子分析从E n s e m b l p l a n t数据库下载B d S P L基因上3731第1 1期王淑
22、婷等:二穗短柄草S P L家族基因的鉴定、系统发育和表达分析游1.5k b的D N A序列,提交到P L A C E数据库(h t-t p:/b i o i n f o r m a t i c s.p s b.u g e n t.b e/w e b t o o l s/p l a n t-c a r e/h t m l/),预测启动子区域的顺式调控元件4 1。1.7 B d S P L s的基因表达分析从S R A数据库(h t t p s:/www.n c b i.n l m.n i h.g o v/s r a)中获得1 7个B d S P L基因在九种组织4 2和不同植物激素处理下4 3的
23、数据,分析其表达模式。将二穗短柄草B d 2 1的种子铺在有滤纸的培养皿中,使水轻微没过种子,发芽35d。将泥炭土、蛭石、营养土按照1 1 1的比例充分混匀,装到培养盆(1 0c m1 0c m8.5c m)中。挑选长势一致且健壮的二穗短柄草幼苗移栽至培养盆中,每个培养盆3株,于1 6/8h昼夜光周期、2 3、相对湿度5 5%6 0%的温室培养;35d浇水并施肥一次,在抽穗期采集根、叶、茎和花序进行S P L基因表达分析。同上述方法将二穗短柄草在铺有滤纸的培养皿培养至3周龄,分别用2 0 0mm o lL-1N a C l、1 0 0m o lL-1GA、1 0 0m o lL-1A B A和
24、2 0%P E G 6 0 0处理液没过幼苗根部,并用相应处理液喷湿茎和叶;同时设低温(-4)处理4 4,均保持2h后用流水冲洗幼苗;将所有样品用液氮速冻,于-8 0保存备用。使用 艾 科 瑞 公 司 的R NA提 取 试 剂 盒(AG 2 1 0 1 9)提取上述材料的总R NA;使用E v oM-ML V R T-P C R试剂盒(A c c u r a t eB i o l o g y,中国湖南)合成c D NA,使用P r i m e r P r e m i e r5.0软件设计1 7个B d S P L基因的q R T-P C R特异性引物(表1)。使用艾科瑞公司的P r oT a
25、qH S预混型q P C R试剂盒(含R O X)(AG 1 1 7 1 8)参照说明书用Q u a n t S t u d i oTMR e a lT i m eP C R仪进行实时定量P C R。B d U B C 1 8为参考基因,相对表达量通过2-CT方法计算。2 结果2.1 二穗短柄草S P L家族基因的鉴定和染色体定位所得1 7个编码S B P蛋白的基因(表2)。在二穗短柄草的5条染色体上分布不均,其中6个分布在第3染色体上,占3 5%,第1、2、4染色体上均有3个,有2个位于第5染色体上。表1 q R T-P C R所用引物T a b l e1 P r i m e r su s
26、e df o r t h eq R T-P C R基因名称G e n en a m e正向引物F o r w a r dp r i m e r(5 -3)反向引物R e v e r s ep r i m e r(5 -3)B d S P L 0 0 1C T G T C A C T GAAT A G T T C G C C G T C T TT GA G C A C C C T G C C AT T G T T A T C CB d S P L 0 0 2G GAA G GA C AA G T C C C G GAA G TA G G T T C G G C T T C T G G T C C
27、 T C A TB d S P L 0 0 3C A T C A T C A G GA G C A G C A C T T C A TC T A C A T GAA G T C C A C C T C GAA C A GAB d S P L 0 0 4A G T G G GA T T T GAA C GA C T G GA GA TA C T G G T GAAA C T C T C C T C C T C T T G TB d S P L 0 0 5GAT G T G C T AA G T G C T C C AA C C T G T AC T T GAA T GAAA T G C G T
28、C C T G T G GB d S P L 0 0 6T C T T C G C T AA T C A C C A C G GA G GAGT A G T A C T G C T C GA C C T G GAA C G C GB d S P L 0 0 7T T C T A T T C A G T GA G G C T C C G TA T G TA C C G T G T G G C A T AA T A C T G T T C GB d S P L 0 0 8A T TA C C T GA T C C T G C A C A G C AAG C AGA C C GAA GAA T G
29、T G G T G T C A T A G C CB d S P L 0 0 9C C A C AA G G T C T G C GA G TA C C A C GG C T C C T C T T G G C C T C G T C AAA C TB d S P L 0 1 0G T T C C A C C A G T T G C C T GAA T T T GAC T C G GAA C A C G T G G G T A T GAGAAA TB d S P L 0 1 1C C A C A GA T G T T G C T T C A C A G T T G CAA T GA C T T
30、 C C GA T G GAG GA GA C T T TB d S P L 0 1 2G C A G GAA G C C A C A G C C AGA TT C A C C C C T G T G G C GAA G T T T A T TB d S P L 0 1 3T C T C C A T C T C A T T C T C G G GAA C C A CC T G C T G G T G T T G T T G C C A T C T T C AB d S P L 0 1 4C AA G G G T T C C AA G C A G C G T GAG T G C T G C G
31、G T GA G GA T GA T G GAB d S P L 0 1 5T G T T C C AA G G C C A GA G C C AA G TC C T G T G C T GAAA C T C A T T T G G T C T CB d S P L 0 1 6C A T G G GA T C T C G G GA T G C A G TA G C T T GA G G C T C G T GA G C T C C TB d S P L 0 1 7C AA C AA C C C AA G C C C C AA T AA C CT C G G G T A GAA C T G GA
32、G GA T G T C G T GB d U B C 1 8G GAG G C A C C T C A G G T C AT T TC G G C A G T T C C TAA C A T A G C G4731麦 类 作 物 学 报 第4 3卷 亚细胞定位预测发现,所有的二穗短柄草S P L蛋白定位在细胞核中。1 7个成员的氨基酸长度为1 9 211 2 6a a,其中最长的是B d S P L 0 1 1,最 短 的 是B d S P L 0 0 2。相 对 分 子 量2 0.0 51 2 2.9 6k D a,等电点5.4 49.9 2。2.2 B d S P L s的序列比对及系统
33、发育分析在1 7个B d S P L蛋白中,均有约7 6个氨基酸组成的S B P结构域(图1),其C末端有两个锌指结构,为C y s-H i s或C y s-C y s-H i s-C y s,以及一个N S L位点。图1 B d S P L蛋白的S B P结构域F i g.1 S B Pd o m a i n i nB d S P Lp r o t e i n s用ME GA 6.0构建二穗短柄草S P L蛋白与拟南芥、水稻S P L蛋白的系统进化树(图2)。根据遗传变异度将这5 2个S P L划分成7组;其中D组和F组的S P L最多。二穗短柄草的1 7个S P L均匀分布在除E组外的其他
34、6个组里。进化树中进化枝相近S P L可能来自同源基因,例如,A组中的B d S P L 0 1 2和O s S P L 0 1 6可能是同源基因。同一组中,二穗短柄草与水稻的S P L遗传变异度更小,说明二者关系更近。2.3 B d S P L的基因结构和保守基序分析基因结构分析结果(图3)表明,1 7个B d S P L基因的外显子数为21 1,5 8%的B d S P L基因含有3个外显子,图2中同组B d S P L基因结构相似。1 7个B d S P L基序分析(图3)表明,两个基序(m o t i f 1,m o t i f 2)包含在所有B d S P L蛋白中,推测m o t
35、i f 1和m o t i f2是S B P结构域的重要构成部分。图2中F组的B d S P L蛋白具有最多的基序数,蛋白质最长;不同组有其特定的基序,例如,图2 二穗短柄草、拟南芥和水稻S P L系统发育树F i g.2 P h y l o g e n e t i c t r e eo fS P Lf r o mB.d i s t a c h y o n,A.t h a l i a n aa n dr i c e5731第1 1期王淑婷等:二穗短柄草S P L家族基因的鉴定、系统发育和表达分析表2 二穗短柄草S P L基因家族的特征T a b l e2 C h a r a c t e r i
36、 s t i c f e a t u r e so fS P Lg e n e f a m i l y i nB.d i s t a c h y o n蛋白I DP r o t e i nI D基因I DG e n e I D基因名称G e n en a m e亚细胞定位S u b c e l l u l a rl o c a l i z a t i o n长度L e n g t h/a a等电点P I分子重量M o l e c u l a rw e i g h t/D a染色体位置C h r o m o s o m e开始位置S t a r tp o s i t i o n/b p终止位置E
37、 n dp o s i t i o n/b pKQK 1 2 2 9 6 B R A D I_1 g 0 2 7 6 0 v 3B d S P L 0 0 1N u c l e a r9 6 25.4 41 0 50 9 3.4 5118 5 49 4 118 6 16 0 3KQK 1 6 0 9 5 B R A D I_1 g 2 6 7 2 0 v 3B d S P L 0 0 2N u c l e a r1 9 29.9 22 00 4 9.3 112 17 6 89 7 12 17 7 19 9 5KQK 1 6 9 1 2 B R A D I_1 g 3 1 3 9 1 v 3B
38、d S P L 0 0 3N u c l e a r4 1 69.0 54 47 4 3.6 912 69 6 89 6 92 69 7 20 9 0KQK 0 4 0 2 3 B R A D I_2 g 1 1 2 4 0 v 3B d S P L 0 0 4N u c l e a r8 8 77.9 69 85 0 2.5 1294 9 86 8 895 0 44 1 5KQK 0 6 3 0 0 B R A D I_2 g 2 5 5 8 0 v 3B d S P L 0 0 5N u c l e a r8 4 95.6 99 28 4 0.3 122 36 6 06 0 92 36 7
39、 14 4 7KQK 1 1 2 6 4 B R A D I_2 g 5 9 1 1 0 v 3B d S P L 0 0 6N u c l e a r3 9 59.1 04 16 6 7.1 225 66 5 18 2 25 66 5 70 0 4KQ J 9 3 2 5 8 B R A D I_3 g 0 3 5 1 0 v 3B d S P L 0 0 7N u c l e a r4 8 58.3 45 22 4 2.0 1322 9 01 4 922 9 60 0 8KQ J 9 3 5 7 9 B R A D I_3 g 0 5 5 1 0 v 3B d S P L 0 0 8N u
40、 c l e a r3 2 99.3 13 54 1 3.5 6339 0 58 7 339 0 96 5 5P N T 6 6 0 0 7 B R A D I_3 g 0 5 7 2 0 v 3B d S P L 0 0 9N u c l e a r4 8 46.6 25 20 8 3.8 8340 7 94 3 640 8 26 9 6KQ J 9 8 9 2 6 B R A D I_3 g 4 0 0 3 0 v 3B d S P L 0 1 0N u c l e a r3 9 19.1 64 05 0 9.6 134 20 0 94 5 44 20 1 39 7 7KQ J 9 8 9
41、 5 9 B R A D I_3 g 4 0 2 4 0 v 3B d S P L 0 1 1N u c l e a r11 2 66.9 21 2 29 6 2.7 634 21 7 73 0 94 21 8 30 1 1KQ J 9 9 1 2 0 B R A D I_3 g 4 1 2 5 0 v 3B d S P L 0 1 2N u c l e a r4 2 57.1 14 43 5 8.0 834 29 5 05 7 54 29 5 57 8 6KQ J 8 8 4 9 5 B R A D I_4 g 1 8 8 9 1 v 3B d S P L 0 1 3N u c l e a
42、r3 9 69.1 84 24 2 1.6 042 14 1 55 7 02 14 2 33 8 2KQ J 9 0 7 6 0 B R A D I_4 g 3 3 7 7 0 v 3B d S P L 0 1 4N u c l e a r4 0 77.8 04 25 1 0.5 943 93 7 12 0 73 93 7 50 2 8KQ J 9 0 9 3 0 B R A D I_4 g 3 4 6 6 7 v 3B d S P L 0 1 5N u c l e a r4 2 17.2 24 46 7 7.0 644 01 1 52 0 64 01 2 09 6 5KQ J 8 3 9 4
43、 5 B R A D I_5 g 1 7 7 2 2 v 3B d S P L 0 1 6N u c l e a r3 6 09.5 53 78 8 9.7 852 10 7 01 1 32 10 7 40 0 1KQ J 8 5 0 6 6 B R A D I_5 g 2 4 6 7 0 v 3B d S P L 0 1 7N u c l e a r4 2 07.5 14 58 1 1.2 652 64 0 26 3 42 64 0 69 0 8图3 B d S P L s基因结构和保守基序分析F i g.3 G e n e s t r u c t u r ea n dc o n s e r
44、 v e dm o t i f so fB d S P L sm o t i f 3、9、1 0和1 1仅存在于F组和G组的B d-S P L蛋白中;m o t i f7存在于F组亚家族的B d-S P L 0 0 1、0 0 4和0 1 1中。推测同一组成员具有相似的功能。2.4 二穗短柄草与水稻、小麦和玉米的S P L基因共线性分析在二穗短柄草(图4 A)中检测到6对基因复制事件,其中5对与片段复制事件有关,1对为串联复制事件。这表明片段复制事件对B d S P L的进化起主要作用。所有B d S P L s的K a/K s均小于1;复制事件的发散时间约为7 6M y a。在其 他3个 物
45、 种 中 检 测 到1 2 5个 基 因 与B d S P L基因 是 共 线 的,其 中,水 稻 有2 3个(图4 B),小麦有6 2个(图4 C),玉 米 有4 0个(图4 D)。这表明与水稻和玉米相 比,小麦与二 穗短柄草S P L基 因 相 似 性 更 高。除B d S P L 0 1 2/O s 0 1 t 0 9 2 2 6 0 0、B d S P L 0 1 5/O s 0 1 t 0 9 2 2 6 0 0、B d-S P L 0 0 6/T r a e s C S 7 A 0 2 G 2 6 0 5 0 0等1 0对基因的K a/K s值大于1外,其 余1 1 5对基因的K
46、a/K s值均小于1。B d S P L s与水稻的分化时间约为5 3M y a,早于小麦的4 5 M y a,晚于玉米的5 7 M y a。这表明B d S P L基因经过了纯化选择,其中K a/K s1的基因对在进化过程中起着重要作用。6731麦 类 作 物 学 报 第4 3卷2.5 B d S P L s的G O注释及与其他蛋白质相互作用分析GO注释显示(图5),1 7个B d S P L蛋白共得到2 2个GO注解,其中1 4个与生物过程有关,2个与分子功能有关,6个与细胞组分有关。在细胞组分中,1 7个B d S P L s与细胞和细胞器组成有关,不到3 0%的B d S P L s参
47、与膜的形成。在分子功能中,1 7个B d S P L s均与D NA结合,不到1 0%的B d S P L s具有转录调节功能。在生物过程中,超过6 0%的B d S P L蛋白参与了二穗短柄草的生长和发育,包括发育过程、代谢过程和生物过程。不到4 0%的B d S P L s能对环境压力作出反应。这说明B d S P L蛋白参与各种生理过程。构建B d S P L s与二穗短柄草中其他蛋白之间的相互作用网络(图6),共检测到6 7 8个相互作用的蛋白分支,每个B d S P L与至少4个其他蛋白发生1 5次相互作用。其中,4 7%的B d S P L s与至少6 1个 蛋 白 相 互 作 用
48、,如B d S P L 0 0 6、0 0 7和0 0 8,表明这些S P L蛋白在蛋白网络的调节中发挥重要作用。将与B d S P L蛋白相互作用的其他 A:二穗短柄草基因组中的重复基因对;B、C、D:二穗短柄草与水稻、小麦、玉米间的共线性;浅色背景代表四个物种整个基因组中的共性区块,深色线条代表B d S P L s的共线基因对。A:D u p l i c a t e dg e n ep a i r si nt h eB.d i s t a c h y o ng e n o m e;B,C,a n dD:C o l i n e a r i t yb e t w e e nB.d i s t
49、 a c h y o na n dr i c e,w h e a t,a n dm a i z e,r e s p e c t i v e l y.T h e l i g h tb a c k g r o u n dr e p r e s e n t ss y n t e n yb l o c k s i nt h ew h o l eg e n o m eo f t h ef o u rs p e c i e s,a n dd a r kl i n e ss t a n df o rc o l l i n e a rg e n ep a i r so fB d S P L s.图4 B d
50、S P L s基因的共线性分析F i g.4 C o l i n e a r i t ya n a l y s e so fB d S P Lg e n e s7731第1 1期王淑婷等:二穗短柄草S P L家族基因的鉴定、系统发育和表达分析图5 B d S P L蛋白的G O注释F i g.5 G Oa n n o t a t i o n so fB d S P Lp r o t e i n s B d S P L s蛋白标记为红色,其他蛋白标记为蓝色。T h eB d S P Lp r o t e i n sa r em a r k e d i nr e d,a n dt h eo t h
个人主页
