小麦14-3-3蛋白基因家族鉴定和表达分析

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14-3-3蛋白是真核生物中许多信号转导级联反应的主要调节分子,能够以多种机制与靶蛋白相互作用,在各种不同细胞功能和生理过程中起调控作用。在许多物种中14-3-3蛋白家族已进行了深入的研究,而小麦中对该基因家族的研究较少。本研究对小麦14-3-3蛋白及其基因进行了鉴定和生物信息学分析,并对该家族基因在不同发育时期和组织以及非生物逆境胁迫下的表达谱进行了分析,取得如下结果:(1)小麦14-3-3蛋白基因鉴定及生物信息学分析本研究在小麦中共鉴定出16个14-3-3蛋白;根据小麦与其它物种14-3-3蛋白的系统进化分析和结构分析,可将小麦14-3-3蛋白可分为三类,第Ⅱ类小麦14-3-3蛋白基因Ta GF14o/p/q,第Ⅲ类Ta GF14i,第Ⅴ类小麦14-3-3蛋白基因Ta GF14a/e/k、Ta GF14b/f/m、Ta GF14d/h/j和Ta GF14c/g/n;染色体定位分析结果显示,16个14-3-3蛋白基因分别定位于4个同源群的12个染色体上;对基因组结构进行分析发现同一类的14-3-3蛋白基因含有相同的外显子数,内含子数。在14-3-3蛋白基因启动子区分析发现了12种不同的生物和非生物胁迫以及激素等响应的顺式作用元件;对郑引1号、陕合6号、晋麦47和长武134以及基因组对照品种中国春Ta GF14b基因启动子进行分析发现,不同品种的启动子区存在差异。(2)14-3-3蛋白基因表达分析基于转录组数据和实时荧光定量数据分析了小麦14-3-3蛋白基因在不同发育时期和不同组织中的表达谱,结果表明小麦14-3-3蛋白基因在植物发育的各个阶段都有表达且多数基因在幼穗和发育初期的种子中高表达。非生物胁迫以及ABA处理下的表达模式显示,ABA处理下,Ta GF14b/f/m和Ta GF14d/h/j根和叶中表达明显上调;在冷胁迫和干旱处理下,Ta GF14a/e/k、Ta GF14b/f/m、Ta GF14d/h/j、Ta GF14c/g/n基因在根和叶中都明显上调,而Ta GF14i基因仅在冷胁迫的根和干旱的叶中明显上调表达;热处理叶中各基因均呈下调表达趋势,而根中除Ta GF14b/f/m之外都上调表达;在高盐处理下,除Ta GF14i基因在叶中下调外,其余基因都上调表达。本研究结果说明14-3-3蛋白在小麦逆境胁迫响应中有重要功能。
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