基于全基因组的三七HMA基因家族鉴定与生物信息学分析

作者：早浩龙; 刘春兰; 黄珍华; 徐瑞; 施辉能; 龙光强; 罗瑜^*; 范伟^*

来源：分子植物育种, 2023, 21(17): 5642-5653.

DOI：10.13271/j.mpb.021.005642

• 三七
• 重金属转运ATP酶
• HMA
• 密码子偏好性
• 生物信息学

三七[Panax notoginseng (Burk.) F. H. Chen]作为中国重要的药用植物，具有较强的金属元素吸收富集特性，重金属ATP酶(heavy metal transporting ATPase, HMA)家族已被证明参与了众多二价金属离子的吸收转运，然而目前在三七中还没有关于金属元素吸收转运相关研究。本研究从三七全基因组中鉴定了10个HMAs基因家族成员(PnHMAs),PnHMA1～PnHMA3属于铜(Cu)/银(Ag)亚组，PnHMA4～PnHMA10属于锌(Zn)/钴(Co)/镉(Cd)/铅(Pb)亚组；PnHMAs均被预测定位于质膜或叶绿体上，PnHMA10与其他成员间蛋白理化性质差异较大；不同亚组成员间基因结构、蛋白结构域和保守基序模式与系统发育的多样性密切相关，它们均具有不同的金属离子转运相关功能，但具体转运的离子存在差异；片段复制和串联重复可能是PnHMAs家族基因在三七基因组中扩增和进化的主要原因之一；组织表达特异性表明，PnHMA6和PnHMA10在芦头中高表达，PnHMA7在主根中高表达，PnHMA3和PnHMA5在茎中高表达，PnHMA1、PnHMA2和PnHMA9在叶中高表达，PnHMA3、PnHMA4和PnHMA8在花中高表达；Cd胁迫下，PnHMAs在三七根部上调表达。密码子偏好性和异源表达适配受体分析发现，PnHMAs基因家族偏好使用以A/T结尾的密码子，且自然选择是其密码子偏好性的主要影响因素，酿酒酵母可作为其异源表达适配受体。本研究为今后三七金属元素候选基因的筛选和功能研究提供了前期生物信息学基础。

• 单位
  云南农业大学