兰科虾脊兰属HSP70基因家族及其适应性进化

摘要

生物体受环境刺激,尤其是高温刺激时会迅速产生热激蛋白(Heat shock proteins,HSPs),帮助受逆境胁迫导致的变性蛋白恢复正常到折叠状态,以维持其正常生长.兰科(Orchidaceae)虾脊兰属(CalantheR.Br.)植物海拔分布范围可从海平面至3 500 m,是研究HSP基因家族的理想材料.本研究通过虾脊兰属7种植物叶片转录组数据进行HSP70基因的筛选,再对各基因的理化参数、家族标签、保守结构域和选择压力等参数进行分析.结果显示,7种植物中共鉴定出47个HSP70基因,且发现随着物种海拔的降低基因数量依次增多,其中大黄花虾脊兰(C.striata)和三棱虾脊兰(C.tricarinata)分别为4个,三褶虾脊兰(C.triplicata)5个,香花虾脊兰(C.odora)7个,长距虾脊兰(C.sylvatica)8个,银带虾脊兰(C.argenteo-striata)9个,中华虾脊兰(C.sinica)10个,其基因数量可能与物种对温度的适应进化相关;HSP70s基因有典型的3个结构域和标签,且N-末端motif数量最多;选择压力Ka/Ks＜1,基因家族较保守,表明其受到了纯化选择;系统发育分析显示,HSP70s基因聚为6组,相同亚细胞的基因聚为一组,说明同一细胞器的HSP70s可能具有相似的功能.该研究结果为虾脊兰属植物HSP基因家族的功能和对环境的适应性进化提供了新视角,为其适应性育种提供参考.