甜菜ARF基因家族生信分析及种子萌发期差异表达

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb20200100037

摘要/Abstract

摘要：

本研究旨在了解甜菜种子在萌发期,干旱环境条件下,ARF基因家族的表达差异。对处理组（15%PEG模拟干旱胁迫）和对照组（蒸馏水）萌发期3个阶段（干种子、种壳开裂、露白）甜菜样品进行了转录组测序。采用生物信息学方法对甜菜ARF基因系统进化、蛋白保守结构域、染色体分布、干旱下差异表达量进行了分析。氨基酸序列分析表明,甜菜萌发期ARF转录因子含有8个保守元件,8个保守元件的结构域所含有的氨基酸位点数量不一致,推测与相应的DNA分子进行结合和行使功能有关,在染色体上呈不均匀分布。转录组测序结果表明,干种子,种壳开裂和露白这3个时期,对照条件下和干旱条件下,EntrezID-104886784,104903260,104908672三种基因表达均量逐渐升高,且升高趋势明显。干旱胁迫条件下种壳开裂时,EntrezID-104886784表达量升高最为明显,其次是EntrezID-104903260,EntrezID-104908672表达量升高较少;对照中EntrezID-104908672,EntrezID-104886784表达量升高明显。而到了露白的时候,仅EntrezID-104903260表达量升高最为明显。甜菜基因组共有14个ARF转录因子,其中3个转录因子在干旱胁迫下差异表达,且预测干旱条件对EntrezID-104908672,EntrezID-104903260两个基因影响显著。

关键词: 甜菜, ARF基因家族, 生信分析, 干旱胁迫, 萌发期

Abstract:

The purpose is to understand the expression difference of ARF gene family in sugarbeet seeds in germination period and under the condition of drought environment. The transcriptome sequencing of sugarbeet samples in three germination stages (dry seeds, seed shell cracking, dew white) was carried out in the treatment group (15% PEG simulated drought stress) and the control group (distilled water). The evolution of ARF gene system, conserved domain of protein, chromosome distribution and differential expression under drought were analyzed by bioinformatics. Amino acid sequence analysis showed that ARF transcription factors contained 8 conserved elements, and the number of amino acid sites in the domain of 8 conserved elements was not consistent. It was speculated that ARF transcription factors were related to the binding and function of corresponding DNA molecules and distributed unevenly on chromosomes. The results of transcriptome sequencing showed that the expression of EntrezID-104886784, 104903260, 104908672 genes increased gradually in the three stages of dry seed, seed shell cracking and dew white in contrast and drought conditions, and the trend was obvious. Under the condition of drought stress, the expression of EntrezID-104886784 increased the most significantly, followed by that of EntrezID-104903260, and the expression of EntrezID-104908672 increased less; in the control, the expression of EntrezID-104908672 and EntrezID-104886784 increased significantly. However, the expression level of EntrezID-104903260 increased most obviously when it was exposed. There are 14 ARF transcription factors in sugarbeet genome, three of which are differentially expressed under drought stress, and it is predicted that drought condition will significantly affect the two genes of EntrezID-104908672 and EntrezID-104903260.

Key words: sugarbeet, ARF gene family, bioinformatics analysis, drought stress, germination period

中图分类号:

S566.3

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图/表 7

候选基因	候选基因
EntrezID_104886784	EntrezID_104901644
EntrezID_104889090	EntrezID_104902645
EntrezID_104891238	EntrezID_104903260
EntrezID_104893911	EntrezID_104905779
EntrezID_104897022	EntrezID_104906353
EntrezID_104898663	EntrezID_104908192
EntrezID_104900616	EntrezID_104908672

表1. 14个甜菜ARF候选基因

图1. 甜菜与拟南芥ARF基因的系统进化树

图2. 甜菜基因ARF基因家族的系统发育树和基因结构

图3. ARF结构域氨基酸序列

图4. ARF基因家族在染色体的分布情况

图5. 甜菜ARF基因干旱胁迫下差异表达量

图6. 甜菜ARF基因表达热图：由绿到红,基因表达量逐渐增强

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