甘蔗割手密PP2C基因家族的全基因组鉴定与表达分析

作者：张金旭; 周少丽; 姜烁; 陆妍; 肖胜华; 张木清^*; 姚伟^*

来源：植物生理学报, 2023, 59(06): 1101-1116.

DOI：10.13592/j.cnki.ppj.100544

• 甘蔗割手密
• PP2C基因
• 干旱胁迫
• 表达分析

作为ABA信号通路的重要调控因子, 2C型蛋白磷酸酶(protein phosphatase 2Cs, PP2Cs)在植物生长发育过程、激素信号传导以及环境胁迫响应中发挥着关键作用,然而目前关于甘蔗PP2C基因家族的系统分析还未见报道。本研究利用生物信息学手段在甘蔗割手密(Saccharum spontaneum)基因组中共鉴定获得包含等位基因在内的183个PP2C基因,其中89个单倍型代表性PP2C基因。Ss PP2Cs基因不均匀分布在甘蔗割手密所有染色体上,全基因组复制或片段复制是驱动甘蔗PP2C基因家族扩张的主要方式;甘蔗与其他模式植物PP2C共线性基因间的Ka/Ks值均小于1,表明其在进化过程中经历了较强的纯化选择。对代表性Ss PP2Cs基因的分析表明,基于系统发育关系将Ss PP2Cs家族蛋白分为11个组,大多数Ss PP2Cs蛋白表现出相似的保守基序分布模式,而基因结构存在较大差异; Ss PP2Cs基因的启动子顺式调控元件主要涉及植物激素调节、环境胁迫响应和植物生长发育调控等; Ss PP2Cs基因在甘蔗不同生长阶段、连续发育梯度的叶片以及昼夜节律变化中呈现出不同的时空表达模式; 37个Ss PP2Cs基因在模拟干旱胁迫诱导下显著差异表达,暗示其在干旱胁迫响应中发挥重要作用;此外通过蛋白质互作网络预测挖掘了Ss PP2Cs潜在的关键互作蛋白。该研究结果为推进甘蔗PP2C基因家族的功能研究奠定基础,以期为甘蔗的抗旱分子育种提供候选基因。

• 单位
  广西大学; 亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室