香蕉MaSULTR3家族成员的全基因组鉴定与不同温度下表达模式分析

摘要

利用生物信息学分析法对香蕉MaSULTR3基因家族成员进行全基因组鉴定、蛋白特性分析、分子进化树分析、启动子顺式作用元件分析以及低温胁迫下叶片转录组的FPKM值分析;其后,利用基因组数据结合RT-PCR方法克隆了'天宝蕉'(Musa spp.,AAA Group)组培苗MaSULTR3.1-2基因的ORF序列;最后,利用qPCR技术分析了该基因在低温胁迫下的表达模式.结果表明,香蕉MaSULTR3家族有12个成员;MaSULTR3启动子区域含有光响应、激素响应、低温、干旱等逆境胁迫相关的响应元件;分子进化树分析表明MaSULTR3家族成员可分为4类:ClassⅠ包含2个MaSULTR3成员(MaSULTR3.3-2、MaSULTR3.3-1),与单子叶植物香蕉和水稻的SULTR3.3聚在一起;ClassⅡ包含3个MaSULTR3成员(MaSULTR3.4-2、MaSULTR3.4-1的2个不同转录本),与大部分物种的SULTR3.4和拟南芥的SULTR3.3/4聚在一起;ClassⅢ包含4个MaSULTR3成员(MaSULTR3.1-6、MaSULTR3.1-2、MaSULTR3.5-1、MaSULTR3.5-2),与香蕉和水稻的SULTR3.5聚在一起;ClassⅣ包含4个MaSULTR3成员(MaSULTR3.1-4、MaSULTR3.1-3、MaSULTR3.1-5、MaSULTR3.1-1),拟南芥、水稻和香蕉的SULTR3.1/2聚在一起.不同温度下叶片转录组的FPKM值分析表明:MaSULTR3在低温下整体呈上调趋势,在13°C处理下表达量最高,且MaSULTR3不同成员在应对低温胁迫下有不同的分工.天宝蕉MaSULTR3.1-2基因的ORF序列包含1959 bp的完整开放阅读框,编码652个氨基酸残基,属于SULTR3基因家族,不含信号肽,具有双向跨膜,为疏水性蛋白,PI为8.55,含有55个蛋白磷酸化位点,三级结构中 α-螺旋和无规则卷曲占比较大.亚细胞定位预测结果显示MaSULTR3.1-2可能定位于细胞质.qRT-PCR结果显示,'天宝蕉'MaSULTR3.1-2基因在所有检测组织部位均有表达,其中在叶片的表达量最高,并且在叶片表达量为随温度下降,表达量先下降后上升,在28°C表达量最高.本研究结果表明MaSULTR3.1-2基因可能参与低温胁迫下香蕉的抗寒响应.