大麦VQ基因家族鉴定及表达分析

• 作者: 倪守飞 母景娇 耿梓瀚 王孜逸 丛钰莹 王月雪 刘梦迪 蔡倩 赵彦宏 王艳芳
• 来源期刊: 南方农业学报
• 学科: 农学
• 关键词: 大麦 VQ基因家族 鉴定 生物信息学 表达分析
• 年，卷（期）: 2024,（5）
• 所属期刊栏目: 专题：基因组学
• 页码范围: 108-120
• 页数: 13页
• 语种: 中文

摘要

【目的】鉴定大麦VQ基因家族成员并进行表达分析，为大麦VQ基因的功能挖掘提供理论依据。【方法】从大麦基因组中鉴定VQ基因家族成员，利用生物信息学方法对其结构特征及编码蛋白序列进行分析，基于转录组测序数据及实时荧光定量PCR方法进行大麦组织表达模式、盐胁迫和生物胁迫分析。【结果】在大麦基因组中鉴定出29个HvVQ基因（HvVQ1～HvVQ29）,HvVQ蛋白序列平均长度较短（214 aa），多数HvVQ蛋白为碱性或偏中性蛋白，HvVQ基因不均地分布在大麦染色体上，定位于细胞核中。29个HvVQ蛋白均含有保守基序FxxxVQxhTG，近90%的HvVQ基因不含内含子。进化分析将大麦、拟南芥与水稻的VQ基因家族成员分为7个亚族（Ⅰ～Ⅶ），HvVQs基因不均地分布在Ⅱ～Ⅶ亚族中。大麦与水稻的共线性基因对数（17对）远多于与拟南芥的共线性基因对数（1对），种内共线性分析发现1对共线性基因对，非同义替换率/同义替换率（Ka/Ks）计算发现HvVQ蛋白主要处于纯化选择状态。HvVQ基因启动区富含生长发育作用元件、非生物胁迫反应元件和激素反应元件，种类及分布均呈多样性。对蛋白网络预测分析推断其与HvWRKY的2类亚族（Ⅱ-c和Ⅲ）存在互作关系。大多数HvVQ基因在组织中表达，HvVQ19在受到盐胁迫时表达量明显上调，在根尖和根伸长区表达量分别上调1.40和1.10倍；对其中10个HvVQ基因进行实时荧光定量PCR检测，HvVQ2基因在蚜虫和黄矮病毒胁迫下表达量均显著下调（倍数变化<0.5为显著抑制，>2.0为显著诱导），HvVQ7和HvVQ15基因在蚜虫和黄矮病毒胁迫下表达量上调最显著，其他7个HvVQ基因也均表现出差异表达。【结论】HvVQ基因家族成员存在序列保守性和进化性，其表达具有组织特异性，大多数成员表达水平受盐胁迫调控，有大量的激素响应元件，推测在生物和非生物胁应答中发挥重要调控作用。