■ 导读
阳文龙等利用拟南芥同源序列比对方法,对异源四倍体芥菜(Brassica juncea)的WOX (WUSCHEL related-homeobox)转录因子家族进行了全基因组鉴定分析,成功获得51个WOX基因家族成员。他们还从进化关系、基因结构、表达特征等方面对这些WOX同源基因进行系统性检测分析,推测该基因家族可能参与芥菜的生长发育和多个胁迫信号响应。
标题
芥菜WOX基因家族的全基因组鉴定与分析
作者
阳文龙,徐楚,韩嘉琪,张晓辉,宋江萍,贾会霞,王海平
引用
阳文龙, 徐楚, 韩嘉琪, 张晓辉, 宋江萍, 贾会霞, 王海平. 芥菜WOX基因家族的全基因组鉴定与分析[J]. 生物工程学报, 2023, 39(2): 537-551.
摘要:WUSCHEL相关-同源盒(WUSCHEL related-homeobox,WOX)基因家族是一类植物特有的转录因子基因家族,在植物的生长发育过程中发挥重要作用。本研究利用芥菜(Brassica juncea)基因组数据,通过HUMMER、Smart等软件进行检索筛选,共鉴定出51个WOX基因家族成员。利用Expasy在线软件对这些家族成员的蛋白质分子量、氨基酸序列长度、等电点等进行分析,并利用生物信息学软件对芥菜WOX基因家族进化关系、保守区域、基因结构等进行系统性分析,将芥菜WOX基因家族分为古老支、中间支和WUS支/现代支3个亚家族。结构分析表明,同一亚家族内的WOX转录因子家族成员的保守结构域的种类、组织形式以及基因结构具有高度的一致性,而不同亚家族之间呈现一定的多样性。51个WOX基因不均匀分布于芥菜18条染色体上,这些基因的启动子大多含有响应光、激素和非生物逆境胁迫相关的顺式作用元件。利用转录组数据和实时荧光定量PCR (real-time fluorescence quantitative PCR, qRT-PCR)分析发现,芥菜WOX基因的表达具有时空特异性,其中BjuWOX25、BjuWOX33、BjuWOX49可能在角果的发育中发挥重要作用,BjuWOX10、BjuWOX32和BjuWOX11、BjuWOX23分别在干旱和高温胁迫响应中具有重要功能。上述结果为芥菜WOX基因家族的功能研究奠定了基础。
图1 芥菜和拟南芥WOX基因家族的系统进化树 蓝色圆形代表芥菜WOX基因,红色三角形代表拟南芥WOX基因
图2 芥菜WOX基因家族的系统进化和基因结构 A:芥菜WOX基因系统发育进化树. B:芥菜WOX基因编码蛋白质保守结构域. C:芥菜WOX基因外显子和内含子结构
图3 芥菜WOX基因在染色体上的位置 最左侧标尺表示染色体长度;A01–A10、B01–B08分别表示芥菜的18条染色体名称
图4 芥菜WOX基因家族启动子顺式作用元件分布 芥菜WOX基因上游启动子2 000 bp区段含有的各种顺式作用元件,包括光反应元件,激素反应元件,干旱、低温、缺氧、伤害等反应元件,以及分生组织、种子、胚乳等特异性元件
图5 BjuWOXs在干旱及高温胁迫下的表达 BDS:干旱胁迫处理12 h. BDS:高温胁迫处理4 h
图6 BjuWOXs在芥菜不同组织中的表达 A和B分别表示在芥菜花薹、叶、花、角果中表达水平相对较低和相对较高的部分WOX基因. 不同小写字母表示差异达显著水平P<0.05
更多内容,详见最下方【阅读原文】
《生物工程学报》(1985年创刊,月刊)是由中国科学院微生物研究所和中国微生物学会共同主办,国内外公开发行的学术期刊。本刊重点报道生物工程领域的最新研究成果与进展,主要栏目有:综述、工业生物技术、合成生物技术、环境生物技术、农业生物技术、食品生物技术、医药生物技术等。《生物工程学报》是北大中文核心期刊、中信所中国科技核心期刊、中国科学引文数据库CSCD核心期刊、中国科技期刊卓越行动计划入选期刊。本刊已被美国医学索引MEDLINE/PubMed、荷兰Scopus、美国化学文摘CA、美国生物学文摘BA、俄罗斯文摘AJ、日本科学技术社数据库JST、英国国际农业与生物科学研究文摘CABI、美国剑桥科学文摘(自然科学卷)CSA(NS)、波兰哥白尼索引IC、荷兰医学文摘EMBASE、中国科学引文数据库(CSCD)、中国知网(CNKI)、万方数据库等国内外多个检索数据库收录。《生物工程学报》曾获得百种中国杰出学术期刊(2012年)、中国精品科技期刊(2014−2017年)、中国科学院科学出版基金科技期刊排行榜三等奖(2015−2018年)等荣誉,并获得中国科协精品科技期刊学术质量提升项目(2015−2017年)、中国科协中文科技期刊精品建设计划“学术创新引领项目”(2018年)、中国科技期刊卓越行动计划项目(2019−2023年)资助。
设计制作:黄弋戈
——期刊新媒体部出品