苦荞全基因组11S种子储藏蛋白基因的鉴定及表达分析

摘要

以苦荞（Fagopyrum tataricum（L.）Gaertn）全基因组数据为平台,采用生物信息学方法,挖掘出9个11S种子储藏蛋白基因,并对其定位、蛋白结构、系统发育及表达模式进行了分析。结果表明,苦荞9个11S种子储藏蛋白基因编码的蛋白长度为189~914 aa,等电点位于5.18~9.82之间,分子量为21.27~103.33 kD;定位分析结果显示,这些成员位于苦荞基因组的6条连锁群上（Megascaffold2/5以及scaffold77/344/395/861）;序列比对分析发现,除了1个11S种子储藏蛋白sample1_00009513-RA具有1个cupin保守结构域外,其余8个都含有2个cupin结构域,并且在cupin保守结构域中,苦荞和拟南芥（Arabidopsis thaliana（L.）Heynh）共有14个保守的氨基酸残基;蛋白结构预测表明,苦荞11S种子储藏蛋白的结构具有2种类型;苦荞与其它6个物种[拟南芥、花生（Arachis hypogaea Linn.）、大豆（Glycine max（Linn.）Merr.）、杏仁（Armeniaca vulgaris Lam.）、胡桃（Juglans regia L.）和芝麻（Sesamum indicumLinn.）]11S种子储藏蛋白以及苦荞过敏蛋白（TBb和TBt）系统发育分析结果表明,这些蛋白可以分为3类,共具有4对旁系同源蛋白和3对直系同源蛋白;与已报道的苦荞过敏性储藏蛋白以及其它5个物种（花生、大豆、杏仁、胡桃和芝麻）的11S过敏蛋白比较发现,5个11S种子储藏蛋白（sample1_00013128-RA、sample1_00013130-RA、sample1_00021677-RA、sample1_00021668-RA和sample1_00021674-RA）与苦荞2个过敏蛋白的同源性较高,同时它们与胡桃11S过敏蛋白的同源性最高,但尚需进一步实验来确定这5个成员是否为食物过敏原;RNA-Seq转录组数据显示,4个基因（sample1_00018411-RA、sample1_00026786-RA、sample1_00021674-RA、sample1_00022718-RA）在2种荞麦属植物的灌浆期种子中表达水平较高,且在‘大苦1号’中的表达水平要高于‘大甜1号’。