[目的]鉴定番茄DIR基因家族所有成员,并对其基因结构、编码蛋白的理化性质、系统进化、染色体定位、共线性、启动子元件、表达模式、互作转录因子及内源竞争RNA预测等进行了解析,为探究DIR在番茄生长发育和逆境胁迫中的作用提供参考.[方法]采用生物信息学方法,基于全基因组数据对番茄DIR基因家族成员进行鉴定,运用Phytozome、MEME、P1antCARE、opsRNATarget和plantcircnet等在线网站获取染色体位置、保守基序、顺式作用元件、存在互作的转录因子、miRNA和circRNA等信息.利用Mapteace、TBtools、Cytoscape、OmicShare等作图软件及工具绘制染色体定位图、进化树、DIR与转录因子关系图、ceRNA网络等.采用NCBI的基因数据库结合转录组测序及qRT-PCR试验研究DIR基因家族在逆境下的表达情况.[结果]共鉴定到番茄中27个DIR基因,将其命名为S1DIR1-S1DIR27,分别位于12条染色体上,且大部分基因位于染色体末端,其基因结构、基序和结构域相对保守,其中22个S1DIR具有一个外显子的经典结构.番茄DIR基因家族同拟南芥的共线性关系远高于水稻和大豆.基于系统进化关系将27个番茄DIR成员分为3个不同的亚家族.转录组数据表明大部分DIR基因在番茄根部具有较高的表达量.此外,DIR基因的启动子区域含有多个与干旱、低温等非生物胁迫,以及MeJA、ABA、SA等激素诱导相关的顺式作用元件,且预测到与激素、生长发育、非生物胁迫相关的ERF、E2F/DP、MYB等互作转录因子.结合转录组数据分析,分别有5、10、10和13个S1DIR在农药、干旱、盐和冷胁迫后显著上调表达,其中,S1DIR23受到以上4种胁迫的诱导表达,而S1DIR8、S1DIR13和S1DIR20特异性响应冷胁迫的诱导,S1DIR17特异性响应盐胁迫.番茄DIR的ceRNA调控表明,miR-156与靶基因S1DIR8可能共同作用调控番茄的逆境胁迫.[结论]共鉴定出番茄DIR家族基因27个,不均匀地分布在12条染色体上,在根部有较高的表达量.S1DIR1、S1DIR13和S1DIR14等具有MeJA、ABA、SA等激素响应元件,其中,S1DIR6仅具有MeJA元件,S1DIR27仅具有SA响应元件.另外,S1DIR2、S1DIR14,S1DIR23等参与干旱、盐、低温等多种逆境胁迫,其中S1DIR23在不同胁迫处理下均可被激活.此外,DIR基因和转录因子、非编码RNA相互作用,共同参与调控番茄植株的逆境胁迫.

DIR蛋白;番茄;基因家族;生物信息学

陈凤琼;陈秋森;林佳昕;王雅亭;刘汉林;梁冰若诗;邓艺茹;任春元;张玉先;杨凤军;于高波;魏金鹏;王孟雪

黑龙江八一农垦大学园艺园林学院,黑龙江大庆163319

中国农业科学

[1]陈凤琼;陈秋森;林佳昕;王雅亭;刘汉林;梁冰若诗;邓艺茹;任春元;张玉先;杨凤军;于高波;魏金鹏;王孟雪-.番茄DIR基因家族鉴定及其对非生物胁迫响应的分析)[J].中国农业科学,2022(19):3807-3821

Phytozome,P1antCARE,opsRNATarget,plantcircnet,Mapteace,S1DIR1,S1DIR27,S1DIR,S1DIR23,S1DIR8,S1DIR13,S1DIR20,S1DIR17,S1DIR14,S1DIR6,S1DIR2

基因家族鉴定,非生物胁迫,胁迫响应,基因结构,编码蛋白,系统进化,染色体定位,共线性,表达模式,番茄生长,逆境胁迫,生物信息学方法,全基因组,基因组数据,MEME,线网,保守基序,顺式作用元件,miRNA,circRNA,TBtools,Cytoscape,OmicShare,作图软件,位图,进化树,子关,关系图,ceRNA,NCBI,基因数据库,转录组测序,qRT,结构域,外显子,拟南芥,水稻,大豆,进化关系,亚家族,转录组数据,明大,根部,启动子区域,MeJA,ABA,SA,激素诱导,ERF,E2F,DP,MYB,冷胁迫,诱导表达,盐胁迫,靶基因,家族基因,激素响应,响应元,胁迫处理,非编码,植株

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