甜菜NADP-ME基因家族的生物信息学分析

摘要

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸-苹果酸酶(NADP-malic enzyme,NADP-ME)由小基因家族编码,在植物生长发育和应对逆境胁迫中发挥重要作用.为了进一步筛选甜菜NADP-ME基因并分析其功能,本研究对该家族成员进行了详细的生物信息学分析.结果显示,甜菜基因组共有5个NADP-ME基因,基因长度介于6537 bp～19759 bp,并且所有BvNADP-ME均为亲水性蛋白,主要定位于线粒体、质膜、内质网和细胞核上,无信号肽,不存在跨膜结构域,不属于跨膜蛋白.除BvNADP-ME5外,其它家族成员均为酸性蛋白质;其中BvNADP-ME2、3、4皆为不稳定蛋白;导肽分析表明BvNADP-ME3含有叶绿体转运肽,BvNADP-ME4、5均含有线粒体靶向肽.染色体定位分析发现,BvNADP-ME5、2、1主要分布在1、2、8号染色体上.蛋白二三级结构预测具有相似的特征,α-螺旋和无规则卷曲为BvNADP-MEs的主要结构元件.系统进化分析表明BvNADP-MEs可分为6个亚组(I～VI),其中甜菜与菠菜NADP-ME亲缘关系最近,其次是藜麦,最远是拟南芥.蛋白质保守基序分析表明甜菜NADP-ME家族蛋白包含14个基序,其中Motif4、Motif6、7、8和Motif11、12可能与烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)的结合有关.分析BvNADP-ME基因家族启动子区域的顺式作用元件,结果显示各成员启动子均含有植物激素响应元件和非生物胁迫响应元件.本研究对5个BvNADP-ME基因家族成员的生物信息学进行分析,为深入研究甜菜NADP-ME基因功能提供参考依据,也为分子抗性育种以及提高甜菜的品质和产量提供新思路.