谷子SiPRR37基因对光温、非生物胁迫的响应特点及其有利等位变异鉴定

• 作者: 贾小平 李剑峰 张博 全建章 王永芳 赵渊 张小梅 王振山 桑璐曼 董志平
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 谷子 SiPRR37 光温组合 非生物胁迫 表达分析 单倍型
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
• 页码范围: 638-649
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.04139

摘要

从谷子品种延谷11号克隆生物钟基因SiPRR37, 通过生物信息学分析、组织特异性表达分析、4种不同光温组合条件的昼夜表达模式分析以及对NaCl、ABA、PEG、低温、Fe 5种非生物胁迫的响应特点分析, 揭示SiPRR37参与谷子光温互作调控以及应对非生物胁迫的作用机制; 并对160份谷子材料重测序检测SiPRR37基因的突变位点进行单倍型分析, 探究该基因对谷子主要农艺性状的影响。结果表明, SiPRR37基因蛋白质编码区(sequence coding for amino acids in protein, CDS)全长2247 bp, 编码748个氨基酸, 含有REC和CCT 2个结构域, 基于PRR37蛋白的系统进化分析发现, 谷子与糜子、高粱、玉米亲缘关系最近; 启动子预测分析发现, SiPRR37启动子区存在光、温、生长素、赤霉素、脱落酸、茉莉酸甲酯、干旱和盐胁迫等多种应答元件。SiPRR37相对表达量从高到低依次为根、穗颈、穗、顶叶、次顶叶、茎秆; 4个光温组合条件SiPRR37均只在光照期出现1个表达峰, 无论高温(27℃)还是低温(22℃), 短日照相比长日照表达峰均要提前, 无论长日照还是短日照, 低温(22℃)相比高温(27℃)表达峰均要提前; NaCl、低温(15℃)胁迫能够抑制SiPRR37表达, PEG模拟干旱胁迫和Fe胁迫能够诱导SiPRR37基因表达, SiPRR37参与了ABA信号传导过程。位于SiPRR37 CDS区的10个SNP将160份谷子材料分为19个单倍型, 其中3个单倍型(Hap_7、Hap_10、Hap_19)是改善穗部性状的有利单倍型。谷子SiPRR37基因表达具有昼夜节律性, 同时受光周期和温度调控, 并且参与了谷子对盐胁迫、低温胁迫、干旱胁迫和铁胁迫的应答反应, 同时SiPRR37与抽穗期和多个穗部性状相关, 在开展谷子高产分子辅助选育中具有一定应用潜力。