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摘要
天冬氨酸蛋白酶（AP）是一类重要的水解酶，在植物生长发育及抵御生物和非生物胁迫方面发挥着重要作用。谷子（Setaria italica）作为禾本科C4植物抗逆研究的模式作物，目前关于天冬氨酸蛋白酶家族基因功能的研究较少。为深入探究AP基因家族在谷子中的功能作用，本研究基于AP保守Pfam序列全基因组筛选鉴定谷子AP基因家族的成员，并通过生物信息学方法对其理化性质、亚细胞定位、基因结构、保守结构域、系统进化发育、启动子顺式作用元件及共线性等分析，同时利用荧光定量PCR技术对其在非生物胁迫下的表达模式进行了研究。结果表明，谷子基因组中共有AP基因家族成员58个；系统进化树显示该基因家族可分为5个亚家族，其中Group B编码非典型天冬氨酸蛋白酶，其他亚家族编码类nucellin天冬氨酸蛋白酶；基因结构和保守基序分析表明，谷子AP家族同一亚家族成员具有较高的保守性；共线性分析结果显示，谷子AP基因家族与水稻（Oryza sativa）和玉米（Zea mays）AP基因家族成员之间存在大量的同源基因对；启动子顺式作用元件分析表明，SiAPs基因家族中大部分成员含有与非生物胁迫和生物激素响应相关的顺式元件，如响应干旱和低温胁迫的顺式作用元件、水杨酸有关的应答元件等。进一步RT-q PCR结果发现，SiAPs基因家族成员在谷子根、茎、叶、穗中差异表达；在低温胁迫下，SiAP3、SiAP9、SiAP48基因表达量显著升高；在干旱胁迫和水杨酸处理下，部分基因表达的变化趋势基本一致。SiAPs对谷子响应非生物胁迫起重要的调控作用，本研究结果可为SiAPs的抗逆功能分析提供参考。
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