柳枝稷Hsp70家族基因鉴定与生物信息学分析

摘要

热激蛋白70 (Hsp70)是生物体内分布最广和研究最多的一类蛋白,在植物非生物胁迫响应中发挥着重要调控作用。柳枝稷(Panicum virgatum)是多年生暖季型能饲兼用草,且被视为生物能源模式植物。本研究利用隐马尔科夫模型文件PF00012鉴定到了柳枝稷41个Hsp70基因,分别将属于Dank亚家族的33个基因命名为PvHsp70-1~PvHsp70-33(包括4个分子伴侣BiP基因),将属于Hsp110/SSE亚家族的8个基因命名为PvHsp110-1~PvHsp110-8。41个Hsp70基因不均衡地分布在柳枝稷12条染色体上,在09K染色体上分布最多(11个),04K和04N染色体上分布最少(1个)。应用系统进化树进化分析表明,41个基因可聚类为6个组,每组基因的结构、基序(数量、类型、顺序)相似。柳枝稷、水稻(Oryza sativa)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)的91个直系同源Hsp70基因聚类分析显示,共聚为4类,分别定位于细胞质、内质网、线粒体和质体。此外,32个PvHsp70基因具有基因组共线性关系,存在一对串联复制基因PvHsp110-4和PvHsp110-5。PvHsp70基因的启动子区主要是包含HSE等响应非生物胁迫相关作用元件和激素应答顺式作用元件。在柳枝稷不同组织的不同发育时期,PvHsp70s基因的表达水平也存在差异。镉胁迫下,有29个PvHsp70基因上调表达。本研究结果为理清PvHsp70基因在柳枝稷响应逆境胁迫中的功能奠定了基础。