龙眼LSD1/JmjC基因家族的全基因组鉴定、分子进化及体细胞胚胎发生早期的表达

作者：申序; 陈晓慧; 陈荣珠; 徐小萍; 李晓斐; 倪珊珊; 张婧; 蒋梦琦; 林玉玲; 赖钟雄^*

来源：应用与环境生物学报, 2021, 27(05): 1341-1353.

DOI：10.19675/j.cnki.1006-687x.2020.06071

• 龙眼
• 组蛋白去甲基化
• LSD1/JmjC基因家族
• 生物信息学
• 胁迫应答
• 体细胞胚胎发生
• 分子进化

组蛋白去甲基化修饰是染色质修饰中组蛋白修饰的一种重要方式.赖氨酸特异的去甲基化酶(lysine-specific demethylase1,LSD1)和Jumonji C(JmjC)结构域包含蛋白作为两种组蛋白去甲基化酶,被报道与植物营养生长、生殖发育和疾病抗性有关.然而,组蛋白去甲基化修饰酶LSD1/JmjC在龙眼中的功能仍不清楚.使用龙眼‘红核子’品种早期体细胞胚胎发生的胚性愈伤组织(embryogenic callus,EC)、不完全胚性紧实结构(incomplete embryogenic compact structures,ICpEC)和球形胚(globular embryos,GE)为材料,通过生物信息学和实时荧光定量(real-time quantitative PCR,qRT-PCR)方法分析DILSD1/DIJmjC基因在龙眼早期体细胞胚胎发生中的作用.结果显示,龙眼基因组存在4个DILSD1基因和18个DIJmjC基因,进化树分析显示这些基因被分为LSD1、KDM3/JMJD1、KDM4/JMJD2、KDM5/JARID和JmjC domain only组.全基因组或片段复制事件被确定在DILSD1/DIJmjC基因家族扩大的进程中发挥重要的作用,而同线性分析和系统发育比较为DILSD1/DIJmjC基因的进化特征提供更深的认识.蛋白-蛋白互作预测显示,DIJMJ11、DIJMJ12和DIJMJ13蛋白具有较强的相关性,启动子分析也发现,D/LDL1、DIJMJ11、DIJMJ12、DIJMJ14、DIJMJ16-1、DIJMJ17和DIJMJ32等基因存在较多的胁迫和激素响应元件,暗示它们在胁迫和激素调控网络中的重要作用.转录组数据和qRT-PCR分析的表达谱显示:从龙眼EC分化到GE,DIJMJ14和DIJMJ17表达显著逐渐上调,但DIJMJ26和D/LDL1显著逐渐下调:DIJMJ11、DIJMJ12、DIJMJ14、DIJMJ17和D/LDL1均响应水杨酸(salicylic acid,SA)和茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)调控,而DIJMJ12和D/LDL1也被脱落酸(abscisic acid,ABA)和赤霉素(gibberellin A3,GA3)抑制表达,且DIJMJ11、DIJMJ14、DIJMJ17和D/LDL1均在SA和MeJA处理4 h表达量显著上调;DIJMJ11、DIJMJ12、DIJMJ17和D/LDL1均响应低温调控,它们中的DIJMJ11和D/LDL1响应高温调控,DIJMJ12和DIJMJ17被高温抑制表达.本研究表明相比DIJmjC在进化上存在一定保守性,DILSD1存在进化上的高度保守,且DILSD1/DIJmjC可能通过响应激素和非生物胁迫调控来参与龙眼体细胞胚胎发育和发生过程.(图9表2参55)

• 单位
  福建农林大学