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蒺藜苜蓿GPAT基因家族的全基因组鉴定、序列变异和表达分析

杨成兰 段瑞君 武雄雄 祁存英 马银花 熊辉岩

引用本文: 杨成兰,段瑞君,武雄雄,祁存英,马银花,熊辉岩. 蒺藜苜蓿基因家族的全基因组鉴定、序列变异和表达分析. 欧宝体育, 2021, 38(10): 1-9 doi: shu
Citation:  YANG C L, DUAN R J, WU X X, QI C Y, MA Y H, XIONG H Y. Genome-wide identification, sequence variation, and expression of the gene family in . Pratacultural Science, 2021, 38(10): 1-9 doi: shu

蒺藜苜蓿GPAT基因家族的全基因组鉴定、序列变异和表达分析

    作者简介: 杨成兰(1996-),女,青海互助人,在读硕士生,研究方向为植物生态学。E-mail: lan961001@163.com
    通讯作者: 段瑞君(1974-),男,河南修武人,教授,博士,研究方向为大麦驯化与适应机制。E-mail: ruijunduan@163.com
  • 基金项目: 国家自然科学基金(31560052);青海省科技厅应用基础研究项目(2019-ZJ-7049)

摘要: 甘油-3-磷酸酰基转移酶(glycerol-3-phosphate acyltransferase, GPAT)是三酰甘油(triacylglycerol, TAG)生物合成的限速酶,催化TAG生物合成的起始步骤,为多种脂质合成提供了底物,会直接参与到植物的生长发育和抗逆过程。蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)作为豆科模式植物具有基因组小、生长周期短、遗传转化效率高等特点。为了解GPAT基因在苜蓿抗逆尤其是在耐盐中的作用,本研究选择蒺藜苜蓿基因组为研究对象,采用Blastp和Hmm结构域搜索方法,共鉴定出24个mtGPAT基因。根据系统进化、基因结构和结构域差异将其分成3个亚家族。同时染色体定位分析发现,24个mtGPAT基因不均匀分布在7条苜蓿染色体上,每条染色体上分布有2~5个基因。基因表达谱分析表明: 蒺藜苜蓿GPAT基因具有器官特异性,并且会参与盐胁迫反应。这些结果可为进一步深入研究蒺藜苜蓿GPAT家族基因的功能提供理论基础。

English

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    图 1  蒺藜苜蓿GPAT基因家族系统进化分析

    Figure 1.  Phylogenetic analysis of the GPAT gene family in Medicago truncatula

    图 2  蒺藜苜蓿mtGPAT基因的染色体分布

    Figure 2.  Chromosomal distribution of mtGPAT genes in Medicago truncatula

    图 3  蒺藜苜蓿mtGPAT进化、基因结构和保守基序分析

    Figure 3.  Phylogenetic, gene structure, and conserved motif analyses of mtGPAT genes in Medicago truncatula

    图 4  21个mtGPAT基因在蒺藜苜蓿中的表达模式

    Figure 4.  Expression patterns of the 21 mtGPAT genes in Medicago truncatula

    A: mtGPAT基因在不同组织部位中的表达图;B: mtGPAT基因在盐胁迫下的表达图。表达水平用颜色表示,红色表示高表达水平,绿色表示低表达水平。

    A: expression pattern of mtGPAT genes in different tissues; B: expression pattern of mtGPAT genes under salt treatment. The expression level is shown by the color scale with red representing a high expression level and blue representing a low expression level.

    表 1  蒺藜苜蓿mtGPAT基因家族的鉴定及特性研究

    Table 1.  Identification and characteristics of the mtGPAT gene family in Medicago truncatula

    基因座位号
    Gene ID
    染色体定位
    Chromosome location
    基因名
    Gene name
    氨基酸长度
    Length of amino acid/aa
    分子质量
    Molecular weight/Da
    等电点
    Isoelectric point
    亚细胞定位
    Subcellular localization
    KEH40090 1H mtGPAT1 383 44 426.8 9.27 ER
    KEH40101 1H mtGPAT2 383 42 980.6 9.09 ER
    AES60108 1H mtGPAT3 568 62 469.9 9.85 Mit
    KEH41602 1H mtGPAT4 386 43 703.8 10.02 ER
    AES61623 1H mtGPAT5 542 61 625.6 9.74 Mit
    KEH37376 2H mtGPAT6 364 41 707.0 9.21 ER
    AES67682 2H mtGPAT7 376 43 340.9 9.33 ER、CM
    AES70128 3H mtGPAT8 277 31 420.6 9.07 Mit
    KEH33585 3H mtGPAT9 511 58 435.8 7.17 ER、Mit
    KEH28858 4H mtGPAT10 495 55 102.2 9.59 ER、Mit
    KEH30403 4H mtGPAT11 372 43 298.7 9.41 ER
    AES92297 4H mtGPAT12 376 43 284.9 9.50 ER
    AES95759 5H mtGPAT13 457 50 229.4 7.14 Chl
    AES96960 5H mtGPAT14 333 37 722.0 10.35 Chl
    AES97896 5H mtGPAT15 489 55 298.2 9.60 Mit
    AES99401 5H mtGPAT16 493 55 262.5 9.84 ER、Mit
    AET00405 5H mtGPAT17 539 60 824.3 9.44 ER、Mit
    AES79440 7H mtGPAT18 498 55 596.7 9.63 ER、Mit
    AES81394 7H mtGPAT19 387 43 538.6 10.03 ER
    AES82036 7H mtGPAT20 382 42 841.3 8.60 ER
    AES82426 7H mtGPAT21 463 52 940.3 10.11 Chl、ER
    AET02045 8H mtGPAT22 505 56 041.1 9.77 ER、Mit
    KEH19006 8H mtGPAT23 530 60 575.1 8.16 CM、Mit
    AET03510 8H mtGPAT24 282 31 871.8 10.22 ER
     CM: 细胞膜;ER: 内质网;Mit: 线粒体;Chl: 叶绿体。
     CM: cell membrane; ER: endoplasmic reticulum; Mit: mitochondria; Chl: chloroplast.
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                • 通讯作者:  段瑞君, ruijunduan@163.com
                • 收稿日期:  2021-01-21
                • 接受日期:  2021-06-07
                • 网络出版日期:  2021-07-08
                通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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