石榴低温响应因子CBF基因家族鉴定及其表达分析

摘要

CBF(C-repeat binding factor)是AP2家族的一类转录激活因子,在植物响应低温胁迫和提高植物耐寒性方面具有重要作用。虽然多个石榴品种的基因组已经发布,但仍缺乏对其CBF基因家族的全面研究。为全面分析石榴(Punica granatum L.)CBF基因家族分子生物学特性,本文对鉴定到的PgCBFs成员进行了生物信息和表达分析。结果表明,石榴全基因组中有7个CBF基因家族成员,蛋白序列中除包含AP2结构域外,还具有CBF特征序列PKKPAGRxKFxETRHP和DSAWR;7个成员集中分布在染色体1和4上,编码蛋白质氨基酸长度为201~267aa,分子质量为21.69~29.81ku;进化分析显示PgCBFs基因家族成员分布在GroupⅡ~Ⅳ亚组中,与水稻CBF成员组成的GroupⅠ存在明显区分;除PgCBF2、PgCBF4、PgCBF5基因结构中含有1~2个内含子外,其余与其他物种类似,属内含子缺失型;编码的蛋白序列均含有保守基序Motif1~7;蛋白二级结构主要为不规则卷曲和α-螺旋,三级结构较为相似。PgCBFs基因家族扩增主要来源于串联重复,并与拟南芥、苹果、桃分别存在2对、5对和4对共线性关系;GO注释显示PgCBFs多与转录调控、低温胁迫或激素诱导相关;启动子区含有多种顺势作用元件,主要为胁迫刺激、激素诱导和光响应元件;基因表达分析发现除PgCBF6外,其余成员在根中高度表达,在低温胁迫处理下PgCBF在根和韧皮部表达量显著上调,其中PgCBF7能够快速响应并持续应答低温诱导。结合进化树、共线性、启动子以及表达分析,推测PgCBF7可能与石榴幼苗低温胁迫调控相关。本研究可为深入研究石榴CBF基因家族生物学功能提供理论基础。