甜菜MAPK家族基因的鉴定及逆境胁迫下的表达研究

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丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase,MAPK)是真核细胞中普遍存在的一种信号转导模块因子,在植物的免疫应答和发育分化等过程中发挥重要的作用。因此,本研究筛选鉴定甜菜MAPK基因家族的成员,为利用甜菜MAPK家族基因的功能提供参考,为甜菜育种中的遗传改良提供理论依据。共筛选鉴定到7个甜菜MAPK家族成员进行生物信息学分析,分析其蛋白保守结构域、基因结构、进化关系、染色体定位、蛋白互作和3D结构。为了探究Bv MAPKs在逆境中的表达模式,本研究并从甜菜易感病品种KWS9147中获得两条与水杨酸、茉莉酸甲酯(Me JA)胁迫相关的甜菜MAPK基因,分别为Bv MAPK4、Bv MAPK7,对甜菜幼苗分别进行了生物胁迫及激素信号诱导,进行q RT-PCR分析。研究结果为:(1)通过生物信息学手段共筛选到7个甜菜MAPK家族成员,其Gene ID分别为LOC104887071、LOC104893685、LOC104892250、LOC104889027、LOC104903118、LOC104907978和LOC104889438。此外,MAPK家族基因不均匀的分布在4条染色体上,其基因编码的蛋白包含366~604个不等的氨基酸,其分子量介于42 144.29~68 964.33 D之间,等电点介于5.40~8.85,属于弱酸性和弱碱性蛋白,外显子数量4~11个,BVMAPK2和Bv MAPK6的T-LOOP环为TDY,亚细胞定位多数位于细胞质上。分析蛋白基序11个,其中模体6为T-LOOP环。在假定启动子区预测的顺式元件表明甜菜MAPK家族受生物和非生物胁迫及激素的影响。(2)采用q RT-PCR技术研究了Bv MAPK4和Bv MAPK7基因在胁迫下甜菜易感病品种KWS9147幼苗叶片中的表达,结果表明:对甜菜幼苗叶片进行水杨酸诱导后,Bv MAPK4基因的表达量在处理4 h时达到最高峰,总体趋势为上调。Bv MAPK7基因的表达在24 h时被强烈诱导表达,总体为下调表达;对甜菜幼苗叶片进行茉莉酸甲酯(Me JA)诱导后,Bv MAPK4基因的总体表达趋势为下调表达,Bv MAPK7基因的总体表达趋势上调表达;对甜菜幼苗叶片接种尾孢菌进行生物胁迫后发现,Bv MAPK4和Bv MAPK7基因的表达趋势均为上调表达,它们在甜菜对应尾孢菌生物胁迫调节中起到重要作用。
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