棉花GR基因家族的全基因组鉴定及分析

• 作者: 侯宇清 刘方 周忠丽 张传义 王坤波 王星星 王玉红 蔡小彦 许艳超
• 来源期刊: 棉花学报
• 关键词: 棉花 GR基因 生物信息学 系统发育分析 表达模式分析
• 年，卷（期）: 2019,（6）
• 所属期刊栏目: 研究与进展
• 页码范围: 482-492
• 页数: 11页
• 字数: 5305字
• 语种: 中文

摘要

[目的]谷胱甘肽还原酶基因(Glutathione reductase gene,GR)家族参与植物生长发育和非生物胁迫响应等生物进程,但其在棉花中的特性及功能尚不清楚.本研究通过在异源四倍体陆地棉(Gossypium hirsutum)、海岛棉(G.barbadense)及其可能的二倍体祖先种亚洲棉(G.arboreum)和雷蒙德氏棉(G.raimondii)中对GR基因家族全基因组鉴定与特性分析,分析棉种分化及异源四倍体棉花形成过程中GR基因的进化历程,探讨其在非生物胁迫响应中的作用,为后续相关研究提供理论基础.[方法]利用生物信息学方法鉴定陆地棉、海岛棉、雷蒙德氏棉、亚洲棉的GR基因家族成员;解析GR基因家族成员的理化性质、序列特征、染色体位置、系统发育及表达模式.[结果]共鉴定到18个GR基因家族成员,陆地棉、海岛棉、雷蒙德氏棉和亚洲棉中GR基因数目分别为6、6、3和3个.系统发育分析发现GR基因分为2个亚组,同一亚组基因具有相似的外显子数目和基因结构.对同源基因的非同义突变率(Ka)及同义突变率(Ks)分析发现Ka/Ks值均小于1,表明在进化过程中GR基因经历了较强的纯化选择作用.陆地棉GR基因的表达模式分析表明,所有的GR基因均积极响应胁迫环境,但在不同的非生物胁迫下,基因的表达模式有明显差别.[结论]本研究探讨了GR基因家族在亚洲棉、雷蒙德氏棉、海岛棉和陆地棉基因组中的进化及功能,可为棉花GR基因后续研究提供理论基础.