木麻黄NHX基因家族的鉴定及盐胁迫下的表达分析

摘要

Na^(+)/H^(+)转运蛋白在植物的耐盐性和生长发育中起关键作用。该研究采用生物信息学方法对木麻黄(Casuarina equisetifolia L.)NHX基因家族成员进行全基因组鉴定和分析,并利用qRT-PCR技术检测NHX基因在盐胁迫下的表达,以探讨木麻黄NHX家族基因的生物学功能,为进一步研究盐胁迫机制以及挖掘其抗逆基因奠定理论基础。结果显示:(1)鉴定获得8个木麻黄NHX基因家族成员(CeqNHX1-8),系统进化树分析发现其可分为Endo、Vac和PM共3个亚家族,分别包含1、5和2个基因;编码氨基酸数为324~546个,分子量为34.87~60.27 kD,等电点在6.29~9.08之间,均为疏水蛋白。(2)基因结构和Motif分析发现,所有CeqNHXs基因的外显子数为2~17不等,且均具有保守的Na^(+)/H^(+)交换结构域;CeqNHX基因的蛋白质二级结构主要以α-螺旋和不规则卷曲为主。(3)木麻黄CeqNHX基因的启动子区含有大量非生物胁迫和激素响应元件,其中CeqNHX5启动子共含有13种共38个元件。(4)qRT-PCR分析表明,CeqNHX基因家族成员在木麻黄根、茎、枝和雄花序中均有不同程度的表达,且多数主要在小枝上表达;在200 mmol/L NaCl处理下,8个木麻黄CeqNHXs基因的表达量均有一定程度的上调。研究表明,木麻黄CeqNHXs基因家族可能参与多种激素和应激反应的调节,且CeqNHXs基因的表达对盐胁迫有显著的响应,推测CeqNHXs基因与木麻黄的耐盐性相关。