薏苡bZIP基因家族全基因组鉴定与非生物胁迫表达分析

摘要

薏苡是传统药食兼用经济作物,具有极高的营养价值和重要的药用价值,越来越受人们重视。转录因子是一类能够与调控基因的顺式作用元件或者功能基因特异性结合的重要调控蛋白质分子,在植物的许多生物学活动过程中起着重要的调控作用。碱性亮氨酸拉链(bZIP)转录因子家族在调控植物的生长发育及响应生物与非生物胁迫中起着重要作用。本研究利用北京薏苡(2n=20)基因组信息鉴定出83个bZIP基因家族成员,命名为ClbZIP1~ClbZIP83,2个bZIP基因(Cl042706和Cl042496)不能最终定位到任何连锁群。通过生物信息学方法,分析了基因结构、理化性质、染色体分布,研究了其与其他物种的系统进化关系,并利用转录组技术研究了家族成员在栽培种兴仁小白壳苗期响应非生物胁迫的基因表达规律。结果表明:薏苡全基因组中bZIP成员分别编码氨基酸97~1008个,最小的是ClbZIP5(97个氨基酸),而最大的是ClbZIP28(1008个氨基酸);蛋白质分子量在11.33~110.03 kDa之间,pI在4.15(ClbZIP44)到12.33(ClbZIP50)之间;将其划分为A~I、K、S等11个亚组,不均匀地分布于基因组的10条染色体上;除了广泛分布的bZIP结构域的motif 1或motif 2外,每一类都具有相似基因结构与基序;然而,不同成员间存在外显子数目差异,最多为15个外显子(ClbZIP15),最少为0个;干旱、高温、干旱和高温胁迫条件下,83个ClbZIP家族基因在干旱和高温胁迫后表达量的发生明显的变化,这说明这些基因可能在干旱和高温中的调控作用存在着不同。上述结果为更深入研究薏苡bZIP家族基因的生物学功能奠定基础及其在调控薏苡生长发育与响应生物与非生物胁迫机制提供参考。