蔷薇科苹果、梨和桃RKD转录因子家族比较分析

作者：王寻; 张天恩; 由春香; 韩月彭; 王小非^*; 郝玉金^*

来源：植物生理学报, 2020, 56(10): 2132-2148.

DOI：10.13592/j.cnki.ppj.2020.0092

• 蔷薇科果树
• RKD转录因子
• 系统进化
• 结构域
• 组织特异表达

RKD (RWP-RK domain protein)蛋白是植物中重要且保守的一类转录因子,模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中的研究表明其在配子发育与胚胎发生中具有至关重要的作用。基于全基因组公开数据,利用RWPRK保守氨基酸序列模型进行检索,在3种蔷薇科果树苹果(Malus pumila)、西洋梨(Pyrus communis)、桃(Prunus persica)中分别筛选到10个MpRKD、8个PcRKD、4个PpRKD成员。通过比较基因组学分析,对苹果、梨、桃RKD基因的系统进化关系、结构域组成与差异、核酸信号序列与蛋白结构比较进行初步探究。苹果、梨、桃RKD蛋白与拟南芥、蒺藜苜蓿(Medicago truncatula) RKD蛋白聚类提示存在两类RKD蛋白,即Ⅰ类蛋白与Ⅱ类蛋白,其中Ⅰ类蛋白分为Ⅰ-1～Ⅰ-3三个分支。多序列比对与保守位点分析发现4组RKD已出现分化;在结构域组成上,部分RKD成员(MpRKD5和PcRKD7等)还具有除RWP-RK结构域的其他结构域,同时利用蛋白三维建模比较它们之间的差异,暗示此类蛋白产生亚功能化或新功能化现象。在RKD基因结构组成上,分组内的外显子-内含子模式更为相似,相比于苹果、梨,桃RKD基因外显子数目较少。苹果、梨、桃RKD基因亚细胞定位预测结果显示大部分蛋白位于细胞核中,有些成员可能有细胞质定位;启动子顺式元件分析发现具有组织特异性调控元件,涉及分生组织、胚等;苹果RKD基因电子表达数据也证实此类基因的组织特异表达模式,并且不同基因存在差异。由此推测,蔷薇科3个物种苹果、梨、桃RKD基因功能具有保守性与独特性。

• 单位
  中国科学院; 作物生物学国家重点实验室; 山东农业大学; 中国科学院武汉植物园