黄瓜MATE家族基因鉴定及其响应根结线虫和白粉病菌侵染表达分析

摘要

【目的】多药与毒性化合物排出转运蛋白(multidrug and toxic compound extrusion,MATE)是一类次级转运蛋白,可以转运离子、激素、多种抗生素与药物等次生代谢产物。通过全基因组分析的方法,已在很多植物中对MATE家族基因进行了系统鉴定,但是在黄瓜中MATE基因的大规模分析还未报道。【方法】基于黄瓜基因组数据,利用生物信息学方法,通过HMMER、PFAM和SMART软件对黄瓜MATE家族基因进行鉴定。采用MEGA、GSDS、PlantCARE、ProtParam和MEME等软件分析黄瓜MATE家族基因的进化关系、基因结构和启动子中含有的顺式作用元件、以及编码蛋白的理化性质和保守基序等。基于已发表的各种转录组数据,分析了MATE家族基因在不同组织中的表达模式,以及响应根结线虫和白粉病菌侵染的表达情况。【结果】在黄瓜全基因组中鉴定得到47个黄瓜MATE基因(CsMATE1-CsMATE47),其不均等地分布在7条染色体上。进化发育分析可将黄瓜MATE成员划分为4组(Group A~Group D)。由蛋白保守基序和基因结构分析可知,同一个组的很多成员有相似的保守基序分布和基因结构。启动子分析结果表明MATE的启动子区域含有很多与发育、激素和胁迫相关的顺式作用元件。基于转录组的表达分析发现很多CsMATE基因有明显的组织表达差异。此外,一些基因的表达量在根结线虫和白粉病菌侵染下发生了明显的变化。【结论】研究结果不仅为黄瓜MATE家族基因功能的研究提供数据参考,也为后续MATE基因在黄瓜分子育种中的应用奠定基础。