烟草bZIP全基因组鉴定及其A亚族在胁迫处理下的表达分析

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烟草是我国主要的经济作物,然而在生产过程中,常常因为地理因素的限制和气候变化,烟草种植和生产由于恶劣的环境遭受巨大的损失。干旱、低温和高盐等非生物胁迫因素是影响烟草生产的主要因素之一,bZIP转录因子广泛参与了植物生长发育以及抗逆应答的调控,属于重要的转录因子家族,从全基因角度研究烟草中该家族的非生物胁迫的分子遗传机制,将为后续的抗胁迫育种提供理论支持。本研究中通过对烟草非生物胁迫响应相关的bZIP基因家族的全基因组鉴定及其生物信息学分析,和对基因家族中Group A18个基因在四种非生物胁迫处理下的表达分析,对烟草bZIP基因家族的结构和功能进行了初步预测和研究。主要结果如下:利用基于隐马尔可夫模型的Hmmer软件和pfam的在线蛋白结构预测在烟草全基因中总共鉴定得到105个包含bZIP保守结构域的基因,其蛋白序列长度分布为112到973,蛋白分子量分布为12913.63-104640.38Da,保守结构域序列长度在35-59。其等电点分布在4.91-9.79,105个蛋白序列都属于亲水蛋白。对获得的全部烟草bzip家族序列构建系统进化树,以拟南芥的75个序列为对照,将其划分为10个亚族,即A-I和S。拟南芥和烟草bZIP转录因子的系统进化树揭示了其进化过程。通过MEME在线软件预测出烟草bZIP基因家族有20个保守序列,并且其中一个保守序列普遍存在于103个基因之中,并且每一个亚族中保守序列的种类和数目都是相似的,说明了分组的可靠性。通过对普通烟草在四种非生物胁迫处理下bZIP基因家族中的A亚族中的18个基因的表达模式分析表明,Na Cl、PEG和ABA处理后,18个基因受到胁迫诱导,表达量均出现上调,但最大值出现的时间不同;低温处理后,18个基因表达受到胁迫抑制,表达量随着时间延长逐渐降低。结果说明在各种胁迫处理下,bZIP Group A亚族的基因应对各种胁迫响应时具有一定的共性,但是具体的响应模式不同,由此推测出A亚族的基因参与了烟草抵御非生物胁迫的逆境。
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