三裂叶薯KUP/HAK/KT基因家族的全基因组鉴定和表达模式分析

摘要

KUP/HAK/KT是植物中最大的钾转运体家族,在K^(+)的吸收和运输及生物和非生物胁迫反应中起着关键作用。为了研究三裂叶薯ItbHAK基因家族的功能特征,利用生物信息学方法对三裂叶薯ItbHAK基因家族成员进行全面的生物信息学分析,包括系统进化、基因结构、染色定位、启动子分析、组织特异性和逆境胁迫下的表达模式分析。结果显示,在三裂叶薯中共鉴定出20个ItbHAK基因,系统进化关系将其分为4个进化簇。染色体定位结果显示,20个ItbHAK基因不均匀地分布在12条染色体上。三裂叶薯基因家族的蛋白质氨基酸数量在348~1 862之间,该家族的蛋白质均被定位到质膜上。基因结构分析结果显示,部分ItbHAK基因存在外显子丢失的情况。启动子分析发现,20个ItbHAK基因均含有参与生长发育、激素和生物/非生物胁迫的响应原件。三裂叶薯ItbHAK复制分析共发现5对大片段复制事件(ItbHAK1/ItbHAK9、ItbHAK3/ItbHAK8、ItbHAK3/ItbHAK19、ItbHAK4/ItbHAK6和ItbHAK8/ItbHAK19)和1对串联复制事件(ItbHAK16/ItbHAK17)。表达模式分析发现,ItbHAK基因在不同组织和逆境胁迫下的表达模式存在差异。研究结果为阐明三裂叶薯ItbHAK基因家族的进化关系及进一步研究三裂叶薯ItbHAK基因的功能特性提供了有价值的信息。