[目的]Heavy metal ATPase(HMA)蛋白参与了植物对多种金属离子的吸收和转运。本研究通过对谷子HMA进行全基因组表征、表达及同源分析以解析其功能。[方法]通过蛋白同源比对和保守结构域筛选谷子HMA基因家族成员;采用生物信息学手段系统...[目的]Heavy metal ATPase(HMA)蛋白参与了植物对多种金属离子的吸收和转运。本研究通过对谷子HMA进行全基因组表征、表达及同源分析以解析其功能。[方法]通过蛋白同源比对和保守结构域筛选谷子HMA基因家族成员;采用生物信息学手段系统分析了谷子HMA的理化性质、家族扩张、保守基序、系统发育关系及蛋白质分子对接;基于不同浓度Cd、Fe胁迫下的转录组和荧光定量PCR分析了其对不同金属离子的响应;基于模式物种水稻的同源比对预测了部分SiHMA的功能。[结果]在谷子基因组中共鉴定到12个HMA基因,并将其分为2个亚组,有6个HMA基因参与到2次串联重复(4个基因,占比33.3%)和1次片段复制事件(2个基因,占比16.7%)中。SiHMA基因在不同组织中对Cd、Fe胁迫表现出不同的响应模式。预测了SiHMA可能的功能,SiHMA5参与细胞中Zn、Cu、Pb和Cd等金属离子的外排过程,SiHMA10可能参与植物体内Cu的装载和运输。[结论]重复事件和片段复制在谷子HMA基因家族扩张和SiHMA功能进化中发挥作用。植物激素、应激胁迫等多种顺式作用元件参与到SiHMA响应非生物胁迫途径中,我们根据同源比较、组织表达特征和前人研究,预测了SiHMA1、SiHMA5、SiHMA6和SiHMA10等基因可能的功能,以上结果可为进一步研究HMA基因家族及其在谷子中的生物学功能提供理论基础。展开更多
文摘[目的]Heavy metal ATPase(HMA)蛋白参与了植物对多种金属离子的吸收和转运。本研究通过对谷子HMA进行全基因组表征、表达及同源分析以解析其功能。[方法]通过蛋白同源比对和保守结构域筛选谷子HMA基因家族成员;采用生物信息学手段系统分析了谷子HMA的理化性质、家族扩张、保守基序、系统发育关系及蛋白质分子对接;基于不同浓度Cd、Fe胁迫下的转录组和荧光定量PCR分析了其对不同金属离子的响应;基于模式物种水稻的同源比对预测了部分SiHMA的功能。[结果]在谷子基因组中共鉴定到12个HMA基因,并将其分为2个亚组,有6个HMA基因参与到2次串联重复(4个基因,占比33.3%)和1次片段复制事件(2个基因,占比16.7%)中。SiHMA基因在不同组织中对Cd、Fe胁迫表现出不同的响应模式。预测了SiHMA可能的功能,SiHMA5参与细胞中Zn、Cu、Pb和Cd等金属离子的外排过程,SiHMA10可能参与植物体内Cu的装载和运输。[结论]重复事件和片段复制在谷子HMA基因家族扩张和SiHMA功能进化中发挥作用。植物激素、应激胁迫等多种顺式作用元件参与到SiHMA响应非生物胁迫途径中,我们根据同源比较、组织表达特征和前人研究,预测了SiHMA1、SiHMA5、SiHMA6和SiHMA10等基因可能的功能,以上结果可为进一步研究HMA基因家族及其在谷子中的生物学功能提供理论基础。
