荫蔽处理对不同耐荫性大豆GmPIF4s编码基因表达的影响

摘要

光敏色素互作因子(PIFs)是光信号响应的关键负调控因子,其中PIF4作为该家族核心成员在响应外界光温变化,整合多种激素合成和信号转导中起着关键性作用.为了明确大豆GmPIF4s[phytochrome interaction fac-tor 4s of Glycine max(L.)Merr.]的功能和编码基因对荫蔽诱导的表达响应,该研究以耐荫性大豆'南豆25'(ND25)和不耐荫性大豆'荣县冬豆'(RD)为材料,通过生物信息学和分子生物学等方法,比较分析了豆科植物PIF4s的生物信息学特点,并采用qRT-PCR方法分析大豆不同组织(根、茎、叶、茎尖分生组织)、全光照和12 h/12 h光周期下不同荫蔽时间诱导叶片GmPIF 4s及其不同耐荫性大豆材料间GmPIF 4s的表达特征,为培育高产、耐荫的大豆品种提供理论依据.结果表明:(1)在豆科植物中鉴定到53个同源PIF4s,其中大豆包含7个同源GmPIF4s,长度介于296～562氨基酸之间,分子量范围为41491.9～62228.39 Da,所有GmPIF4s均包含有bHLH结构域,无跨膜结构,为亲水性蛋白且定位于细胞核中;蛋白二级及三级结构预测显示,GmPIF4a、GmPIF4b与拟南芥AtPIF4结构最为相似.(2)qRT-PCR分析表明,GmPIF4s基因表达具有组织特异性;在耐荫性大豆品种ND25中,GmPIF4a、GmPIF4b、GmPIF4d相对表达量在根、叶、茎和茎尖分生组织中表达最高,除GmPIF4a、GmPIF4e、GmPIF4f外,其余GmPIF4s在地上部各组织中表达量均相对较高;不耐荫性大豆品种RD中,GmPIF4a、GmPIF4b、GmPIF4c、GmPIF4d在叶中相对表量较高,除GmPIF4f和GmPIF4g外,其余GmPIF4s在地上部各组织中表达量均相对较高.(3)全光照下荫蔽处理时间延长,大豆GmPIF 4a、GmPIF 4b、GmPIF 4c、GmPIF 4d基因均受荫蔽的强烈诱导,表达量显著上调;12 h/12 h光周期条件下无论是正常光还是荫蔽条件下,随着处理时间的延长,白天GmPIF 4s表达量呈现下调趋势,夜晚却呈现上调表达趋势,推测GmPIF 4s受昼夜节律调控.(4)荫蔽条件下GmPIF4s在不同耐荫性大豆的表达显示,随着荫蔽时间的延长,耐荫性大豆品种ND25与不耐荫性大豆品种RD的GmPIF 4a、GmPIF 4b、GmPIF 4c、GmPIF 4d均上调表达,但在不耐荫性大豆品种RD中表达量相对更高,并于荫蔽处理8 h后两材料的GmPIF 4s表达差异达到极显著水平.