芝麻GRF基因家族全基因组鉴定分析

作者：刘坤^*; 齐静; 刘梦兰; 王德伟; 刘妙杨

来源：分子植物育种, 2020, 18(22): 7323-7333.

DOI：10.13271/j.mpb.018.007323

• 芝麻(Sesamum indicum)
• GRF基因家族
• 全基因组分析
• 分子育种

GRF (Growth regulating factor)是植物特有的转录因子家族,前期研究表明它们参与植物生长发育及抗逆胁迫过程的调控,与作物农艺性状密切相关。但有关基因组水平上的芝麻GRF基因家族研究未曾有报道。本研究利用生物信息学方法,在芝麻基因组中共鉴定出11条GRF基因家族成员,并更正了其中对SIN1007585和SIN1005885两条基因注释的错误。预测了其蛋白的分子量、等电点、亲水性总平均值等基本特征信息。发现每一条GRF家族基因只含有2或3个内含子,其转录产物m RNA都含有MicroRNA396a反向互补序列,表明小RNA是控制GRF功能的重要上游成分。进一步分析发现11条基因不均匀地分布于9条染色体上,无串联重复,基因组内有3对6个基因具有共线关系,共线基因数超过家族基因组数的50%,表现出全基因组复制的特征。还发现预期蛋白结构比较保守,与拟南芥GRF家族蛋白相似,其N端都含有1个QLQ和1个WRC结构域,C端具有多个保守基序,表明它们具有同样的功能和调控机制。再者,系统发育树分析显示GRF基因家族可以分为G1、G2、G3、G4和G5等5组,且芝麻和拟南芥的亲缘关系比水稻更近。种子发育期间所有基因表达,多数基因表达水平较高,成熟组织表达水平低或不表达,说明该家族基因在植物生长发育中扮演重要角色。在干旱和水涝等逆境胁迫下,部分基因转录本含量有明显变化,说明该家族基因在应对逆境胁迫中具有一定功能。本研究表明GRF基因是芝麻分子育种优良的基因资源,并为进一步理论研究和育种实践提供了依据。

• 单位
  周口师范学院