基于干旱胁迫转录组信息的蚕豆ASPAT基因家族分析

作者：魏正欣; 刘昌燕; 陈宏伟; 李莉; 孙龙清; 韩雪松; 焦春海; 沙爱华

来源：作物学报, 2022, 1-12.

• 蚕豆
• 天冬氨酸转氨酶
• 基因家族
• 干旱胁迫
• 基因表达

蚕豆（Vicia faba L.）是一种重要的食用豆作物，干旱会导致蚕豆产量降低。鉴定蚕豆耐旱基因，有利于通过分子标记辅助育种和基因工程手段培育抗旱品种。在前期研究中，我们通过转录组测序鉴定出了一类天冬氨酸转氨酶基因（ASPAT）响应蚕豆干旱胁迫。ASPAT催化天冬氨酸（ASP）和α-酮戊二酸的可逆转氨反应，生成草酰乙酸和谷氨酸，是参与植物体代谢的关键酶。本文基于转录组测序数据，通过生物信息学方法全基因组鉴定了蚕豆ASPAT基因家族成员，并分析了各基因家族成员的理化性质、亚细胞定位、基因结构、蛋白结构域、保守基序、系统进化、蛋白质互作和基因表达模式。结果显示，蚕豆转录参考基因组中共有8个ASPAT基因家族成员，包括3个真核型ASPAT （AAT）基因和5个原核型ASPAT （PAT）基因，分别定位于线粒体和叶绿体。系统发育分析表明，蚕豆ASPAT蛋白主要可分为2个亚族Iα和Iβ。Iα为AAT蛋白，包括VfASPAT1～VfASPAT3。Iβ为PAT蛋白，包括VfASPAT4～VfASPAT8。蚕豆ASPAT家族成员均含有motif 1、motif 3、motif 9，且具有相似的基因结构和共同的蛋白结构域Aminotran-1-2。VfASPAT蛋白互作网络分析表明该家族成员可能参与逆境胁迫代谢过程。转录组和荧光定量PCR分析表明该家族8个成员在干旱处理16 h和64 h表达模式不同，除VfASPAT4和VfASPAT6外其他基因表达量都呈上调趋势，表明VfASPAT基因可能对干旱胁迫有正向调控作用。本文研究结果为进一步分析蚕豆ASPAT的抗旱功能，应用ASPAT提高蚕豆抗旱性奠定了基础。

• 单位
  长江大学; 湖北省农业科学院粮食作物研究所