金鱼草KNOX基因家族鉴定及其调控雄蕊瓣化的候选基因挖掘
2024-05-17分类号:Q943.2;S681
【部门】西南林业大学园林园艺学院 云南省功能性花卉资源及产业化技术工程研究中心
【摘要】【目的】KNOX(KNOTTED1-like homeobox)转录因子家族在植物生长发育及花器官发育中发挥重要作用。文章旨在鉴定并分析金鱼草(Antirrhinum majus)KNOX转录因子,挖掘出调控金鱼草雄蕊瓣化的关键候选基因。【方法】采用生物信息学方法,在金鱼草全基因组水平鉴定AmKNOX基因,并对其基因结构、蛋白理化性质、亚细胞定位、系统进化关系、染色体定位、启动子顺式作用元件及转录因子结合位点等进行分析,并利用金鱼草雄蕊瓣化和非瓣化材料进行RNA-seq分析和qRT-PCR验证,挖掘出候选基因。【结果】从金鱼草中共鉴定出11个AmKNOX基因,都具有KNOX Ⅰ、KNOX Ⅱ、ELK和HOX 4个相对保守的区域,分为Class Ⅰ (AmKNOX1、AmKNOX2、AmKNOX3、AmKNOX9 和 AmKNOX11)和Class Ⅱ(AmKNOX5、AmKNOX4、AmKNOX7、AmKNOX10、AmKNOX6和 AmKNOX8)2类。AmKNOXs蛋白包含291~406个氨基酸,均定位于细胞核中。启动子顺式作用元件分析结果显示AmKNOXs家族成员可参与植物生长、激素和非生物胁迫响应,且AmKNOXs存在大量与植物生长发育、器官分化和逆境生理调节相关的转录因子结合位点。RNA-seq和qRT-PCR分析表明AmKNOX家族基因在金鱼草正常雄蕊和瓣化雄蕊中显著差异表达。【结论】本研究共鉴定出11个AmKNOX成员,最终挖掘出了5个正向(AmKNOX5、AmKNOX10、AmKNOX6、AmKNOX4和AmKNOX9)以及1个负向(AmKNOX11)调控雄蕊瓣化的AmKNOX候选基因。其中AmKNOX5基因在瓣化雄蕊中的表达量比正常雄蕊中高了2703%,推测其功能非常重要,该研究为后期深入解析金鱼草花型发育分子机制和遗传改良奠定了基础。
【关键词】金鱼草 KNOX基因家族 生物信息学 雄蕊瓣化
【基金】国家自然科学基金地区科学基金项目(32360070);; 云南省高层次人才引进青年人才专项竞争性培养支持经费(YNQR-QNRC-2018-122);; 云南省农业基础联合面上项目(202101BD070001-124,202301BD070001-072);; 西南林业大学科研启动项目(01102-112109)
【所属期刊栏目】西南农业学报
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