新疆野苹果GRAS转录因子家族全基因组鉴定与响应腐烂病菌侵染的表达分析

作者：张雪纯; 赵明奇; 贾珊珊; 牙库甫江·阿西木; 刘晓洁; 赵惠新; 张道远

来源：基因组学与应用生物学, 2023, 42(08): 808-820.

DOI：10.13417/j.gab.042.000808

• 新疆野苹果
• 苹果腐烂病
• 抗病基因
• GRAS基因

在植物中，GRAS转录因子通过参与光信号通路和赤霉素通路等多种信号传导途径来响应植物非生物胁迫过程已被广泛研究，但对其在生物胁迫中的响应机制研究较少。本研究基于新疆野苹果（Malus sieversii）基因组，通过TBtools、Pfam和NCBI-CDD分析软件，对新疆野苹果GRAS家族基因（MsGRAS）进行筛选与验证；随后利用Protein Paramter Calc分析MsGRAS家族成员蛋白的理化性质，用MEGA构建系统发育树；最后利用PlantCARE和Graphics软件分析MsGRAS的2 000 bp顺式作用元件。此外，分析MsGRAS基因与栽培苹果（Malus domesitica）MdGRAS基因的共线性关系。通过腐烂病菌（Valsa mali）侵染后的全长转录组数据和RT-qPCR实验对MsGRAS基因家族在响应新疆野苹果抵抗腐烂病菌过程中的表达模式进行分析和验证。结果显示：（1）在新疆野苹果中共鉴定获得83个GRAS基因，涵盖DELLA、LS、SCR、SCL3和DLT等11个亚家族；蛋白结构域预测结果表明，83个MsGRAS蛋白均包含GRAS结构域，其中有4个蛋白单独具有DELLA结构域。顺式作用元件分析显示，81个MsGRAS基因的启动子区域含有多种激素相关元件。MsGRAS基因家族共线性分析结果显示，65个MsGRAS基因和68个MdGRAS基因之间存在152对共线性关系，在栽培苹果的驯化过程中丢失了18个MsGRAS基因。（2）RNA-seq数据表明，有18个MsGRAS基因在腐烂病感染过程中差异表达，其中LISCL亚家族中差异表达基因数量最多（6个）。（3）RT-qPCR结果表明，共有6个MsGRAS基因在新疆野苹果抵抗腐烂病感染过程中显著差异表达，其中包括4个上调的MsGRAS基因，主要为LISCL亚家族成员，并且PAT1亚家族成员Ms02G03400在腐烂病菌侵染5天时，其表达量上调50倍。综上结果表明，PAT1和LISCL亚家族成员在新疆野苹果抗腐烂病过程中可能发挥重要作用，可作为后续抗病基因研究的候选基因。该研究结果为新疆野苹果GRAS基因响应腐烂病菌侵染的功能和机理研究奠定了基础。

• 单位
  中国科学院; 中国科学院大学