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大豆磷铁养分胁迫响应的FER基因鉴定及FER1缓解铁毒作用
1
作者
吴丽霞
欧斯艳
+5 位作者
麦翠珊
黄丽雅
张亚楠
邓雅茹
李方剑
王金祥
《植物营养与肥料学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期81-96,共16页
【目的】FERRITIN(FER)是一类保守铁蛋白,对于维持铁的稳态及铁代谢中起重要作用。通过鉴定大豆FERRITIN(GmFER)基因家族的组成及其对低磷、铁毒等养分胁迫的响应,为今后研究FER功能奠定基础。【方法】对GmFER基因进行生物信息学分析,...
【目的】FERRITIN(FER)是一类保守铁蛋白,对于维持铁的稳态及铁代谢中起重要作用。通过鉴定大豆FERRITIN(GmFER)基因家族的组成及其对低磷、铁毒等养分胁迫的响应,为今后研究FER功能奠定基础。【方法】对GmFER基因进行生物信息学分析,根据其编码的GmFER氨基酸序列,用ProtParam tool网站计算了GmFER家族的相对分子质量、氨基酸组成和等电点(PI);用PSORT网站预测GmFERs蛋白定位;从Phytozome网站下载GmFER家族的氨基酸序列与基因启动子序列,用MEME预测GmFER家族序列中的保守基序;用MEGA X对GmFERs进行进化分析,用最大似然法重建进化树;通过定量PCR分析GmFER对低磷、铁毒等养分胁迫的响应,构建GmFER1基因启动子融合GUS报告基因的载体与GmFER1超表达载体,进一步分析GmFER1基因启动子活性和对铁毒的响应,以及异源超表达GmFER1对拟南芥耐受铁毒的影响。【结果】大豆基因组有12个GmFER基因,对GmFERs进行进化分析,发现GmFERs可以分为4个亚组(亚组Ⅰ~Ⅳ),其中GmFER3、GmFER7、GmFER8、GmFER10和GmFER11属于亚组Ⅰ,GmFER2和GmFER9同属亚组Ⅱ;GmFER5和禾本科植物水稻和玉米的FER同属亚组Ⅲ,GmFER1、GmFER4、GmFER6、GmFER12属于亚组Ⅳ;通过MEME预测,GmFER家族序列中的保守基序有3个;蛋白亚细胞定位预测显示,大豆FER蛋白可定位于细胞质、线粒体和叶绿体。运用定量PCR技术检测GmFER基因在大豆根和叶的表达水平,发现12个GmFER基因在响应磷铁养分胁迫时存在差异,其中GmFER1、GmFER4、GmFER5、GmFER6、GmFER12受低磷诱导,GmFER1、GmFER4、GmFER12表达受铁毒诱导;对GmFER1启动子的活性进行分析,发现铁毒促进GmFER1启动子在根系的活性;在铁毒胁迫下,与野生型Col-0比,超表达GmFER1显著提高了拟南芥的主根长、侧根数目、侧根密度、叶绿素含量和鲜重,增强了耐铁毒的能力。【结论】大豆基因组共有12个FER基因,GmFER基因响应低磷或铁毒等养分胁迫。超表达GmFER1可促进主根生长,增加侧根密度,提高叶绿素含量,增加植株鲜重,表明GmFER1在缓解铁毒胁迫方面起重要作用。
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关键词
FERRITIN
gmfer基因组
大豆
低磷胁迫
铁毒害
根系发育
叶绿素含量
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题名
大豆磷铁养分胁迫响应的FER基因鉴定及FER1缓解铁毒作用
1
作者
吴丽霞
欧斯艳
麦翠珊
黄丽雅
张亚楠
邓雅茹
李方剑
王金祥
机构
华南农业大学根系生物学中心/广东省农业农村污染治理与环境安全重点实验室/华南农业大学资源环境学院
出处
《植物营养与肥料学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期81-96,共16页
基金
广东省科技计划项目(2021B1212040008)
国家重点研发项目(2021YFF1000500)
华南农业大学2019年大学生创新创业训练计划项目(201910564201)。
文摘
【目的】FERRITIN(FER)是一类保守铁蛋白,对于维持铁的稳态及铁代谢中起重要作用。通过鉴定大豆FERRITIN(GmFER)基因家族的组成及其对低磷、铁毒等养分胁迫的响应,为今后研究FER功能奠定基础。【方法】对GmFER基因进行生物信息学分析,根据其编码的GmFER氨基酸序列,用ProtParam tool网站计算了GmFER家族的相对分子质量、氨基酸组成和等电点(PI);用PSORT网站预测GmFERs蛋白定位;从Phytozome网站下载GmFER家族的氨基酸序列与基因启动子序列,用MEME预测GmFER家族序列中的保守基序;用MEGA X对GmFERs进行进化分析,用最大似然法重建进化树;通过定量PCR分析GmFER对低磷、铁毒等养分胁迫的响应,构建GmFER1基因启动子融合GUS报告基因的载体与GmFER1超表达载体,进一步分析GmFER1基因启动子活性和对铁毒的响应,以及异源超表达GmFER1对拟南芥耐受铁毒的影响。【结果】大豆基因组有12个GmFER基因,对GmFERs进行进化分析,发现GmFERs可以分为4个亚组(亚组Ⅰ~Ⅳ),其中GmFER3、GmFER7、GmFER8、GmFER10和GmFER11属于亚组Ⅰ,GmFER2和GmFER9同属亚组Ⅱ;GmFER5和禾本科植物水稻和玉米的FER同属亚组Ⅲ,GmFER1、GmFER4、GmFER6、GmFER12属于亚组Ⅳ;通过MEME预测,GmFER家族序列中的保守基序有3个;蛋白亚细胞定位预测显示,大豆FER蛋白可定位于细胞质、线粒体和叶绿体。运用定量PCR技术检测GmFER基因在大豆根和叶的表达水平,发现12个GmFER基因在响应磷铁养分胁迫时存在差异,其中GmFER1、GmFER4、GmFER5、GmFER6、GmFER12受低磷诱导,GmFER1、GmFER4、GmFER12表达受铁毒诱导;对GmFER1启动子的活性进行分析,发现铁毒促进GmFER1启动子在根系的活性;在铁毒胁迫下,与野生型Col-0比,超表达GmFER1显著提高了拟南芥的主根长、侧根数目、侧根密度、叶绿素含量和鲜重,增强了耐铁毒的能力。【结论】大豆基因组共有12个FER基因,GmFER基因响应低磷或铁毒等养分胁迫。超表达GmFER1可促进主根生长,增加侧根密度,提高叶绿素含量,增加植株鲜重,表明GmFER1在缓解铁毒胁迫方面起重要作用。
关键词
FERRITIN
gmfer基因组
大豆
低磷胁迫
铁毒害
根系发育
叶绿素含量
Keywords
FERRITIN
gmfer
genome
Glycine max
low phosphorus stress
iron toxicity
root development
chlorophyll content
分类号
S565.1 [农业科学—作物学]
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1
大豆磷铁养分胁迫响应的FER基因鉴定及FER1缓解铁毒作用
吴丽霞
欧斯艳
麦翠珊
黄丽雅
张亚楠
邓雅茹
李方剑
王金祥
《植物营养与肥料学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023
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