通过对Subtilisin（SBT）基因家族进行全基因组鉴定和表达分析，发现该基因家族在拟南芥（Cicer arietinum L）遭受非生物胁迫（干旱和寒冷）时发挥重要作用

《Journal of Crop Science and Biotechnology》：Genome-wide identification and expression profiling of the Subtilisin (SBT) gene family reveals their involvement under abiotic stress (drought and cold) in Cicer arietinum L

本研究系统分析了鹰嘴豆中SBT基因家族的理化特性、系统发育、染色体分布及胁迫表达规律，揭示其耐旱耐冷机制及分子调控网络。

　　

摘要

类枯草杆菌蛋白酶（Subtilisin-like serine proteases，简称SBT）通过调节蛋白水解过程，在植物发育和应激反应中发挥着关键作用。本研究对鹰嘴豆（Cicer arietinum，包括desi和kabuli两个品种）中的SBT基因家族进行了全面的基因组范围分析，旨在探讨其理化特性、进化关系、结构与功能特征以及在非生物胁迫（干旱和寒冷）条件下的表达模式。在desi品种中发现了69个CaDSBT基因，在kabuli品种中发现了82个CaKSBT基因。SBT蛋白在氨基酸数量、等电点及亚细胞定位方面存在差异，但大多数蛋白具有稳定性、碱性及亲水性。系统发育分析将SBT基因分为6组（第1组至第6组），其中第1组在两个品种中的基因数量最多。染色体定位显示这些基因在染色体上的分布不均，其中第7染色体包含的基因数量最多。启动子分析发现存在丰富的应激响应元件和激素响应元件，尤其是在应对非生物胁迫（如光照、防御反应及一般胁迫）以及植物激素（水杨酸、MeJA、脱落酸和生长素）时。基因本体论分析表明这些基因参与与蛋白水解和细胞代谢相关的生物学过程。基因复制分析表明，纯化选择是鹰嘴豆中SBT基因家族进化的主要驱动力。生理学评估结果显示，胁迫暴露会导致相对含水量（RWC）下降、丙二醛含量升高和电解质泄漏增加，表明氧化应激加剧。表达谱分析显示，在干旱和寒冷胁迫下，CaDSBT59、CaKSBT47和CaKSBT77基因的表达显著上调。这些发现为利用SBT基因提高植物耐逆性以及在未来恶劣环境下改良鹰嘴豆提供了重要启示。

类枯草杆菌蛋白酶（Subtilisin-like serine proteases，简称SBT）通过调节蛋白水解过程，在植物发育和应激反应中起着关键作用。本研究对鹰嘴豆（Cicer arietinum，包括desi和kabuli两个品种）中的SBT基因家族进行了全面的基因组范围分析，旨在探讨其理化特性、进化关系、结构与功能特征以及在非生物胁迫（干旱和寒冷）条件下的表达模式。在desi品种中发现了69个CaDSBT基因，在kabuli品种中发现了82个CaKSBT基因。SBT蛋白在氨基酸数量、等电点及亚细胞定位方面存在差异，但大多数蛋白具有稳定性、碱性及亲水性。系统发育分析将SBT基因分为6组（第1组至第6组），其中第1组在两个品种中的基因数量最多。染色体定位显示这些基因在染色体上的分布不均，其中第7染色体包含的基因数量最多。启动子分析发现存在丰富的应激响应元件和激素响应元件，尤其是在应对非生物胁迫（如光照、防御反应及一般胁迫）以及植物激素（水杨酸、MeJA、脱落酸和生长素）时。基因本体论分析表明这些基因参与与蛋白水解和细胞代谢相关的生物学过程。基因复制分析表明，纯化选择是鹰嘴豆中SBT基因家族进化的主要驱动力。生理学评估结果显示，胁迫暴露会导致相对含水量（RWC）下降、丙二醛含量升高和电解质泄漏增加，表明氧化应激加剧。表达谱分析显示，在干旱和寒冷胁迫下，CaDSBT59、CaKSBT47和CaKSBT77基因的表达显著上调。这些发现为利用SBT基因提高植物耐逆性以及在未来恶劣环境下改良鹰嘴豆提供了重要启示。