植物Bowman-Birk蛋白酶抑制剂家族的基因组学分析

摘要

本研究首先利用HMMER软件对从植物基因组网站phytozome上下载的16种植物的基因组进行检索,再利用Pfam和SMART数据库进一步验证,最终获得91个Bowman-Birk基因。随后进行理化性质分析、系统发育分析、染色体定位及表达分析等。多序列比对结果表明CCD在Bowman-Birk抑制剂中保守性最高,此外多个位点的Cys也具有一定程度的高保守性,表明二硫键在维持Bowman-Birk抑制剂的结构稳定性和抑制活性发挥了至关重要的作用。系统发育分析的结果显示Bowman-Birk基因分为单子叶植物和双子叶植物2个簇,表明Bowman-Birk基因家族的基本特征在单双子叶植物分离之前就已经形成。EST表达分析结果表明Bowman-Birk在不同植物组织中的表达具有差异性,例如大豆的Bowman-Birk基因主要在豆荚中表达,其次是种子,而水稻主要在叶和根中表达。由于豆荚和叶等组织易受到昆虫侵食,因此在这些部位表达Bowman-Birk蛋白酶抑制剂基因有助于增强植物对昆虫的抗性。而种子和根等器官与植物生长发育密切相关,因此Bowman-Birk抑制剂在种子和根中的高表达可能与植物逆境胁迫响应相关。