鞑靼荞麦中LIM家族基因的鉴定与特征分析：揭示其功能差异及非生物胁迫响应机制

《BMC Plant Biology》：Identification and characterization of LIM family genes in Tartary buckwheat: insights into functional divergence and abiotic stress responses

　　

摘要

背景

据报道，LIM结构域蛋白参与植物的细胞骨架动态、转录调控和与压力相关的过程。然而，LIM基因家族在鞑靼荞麦（Fagopyrum tataricum）中尚未得到系统研究，其在应激反应中的潜在作用仍不清楚。

结果

在本研究中，从鞑靼荞麦基因组中鉴定出16个LIM基因，并将其分为两个亚家族：CRP样亚家族和DA1&DAR亚家族。比较分析显示，这两个亚家族在基因结构、保守基序和预测的蛋白质结构方面存在明显差异，表明它们具有功能多样性。仅检测到一次片段复制事件（FtPLIM2a/FtPLIM2b），且其Ka/Ks值较低，表明这对基因经历了纯化选择。共线性分析显示，FtLIM基因与双子叶植物（尤其是大豆）的基因具有更强的线性关系，而与本研究中的单子叶植物未检测到同源基因对。大多数共线性基因对属于CRP样亚家族。启动子分析发现了多个与生长发育、植物激素响应和非生物胁迫响应相关的cis作用元件。公共转录组数据集揭示了FtLIM基因的组织特异性表达模式以及两个亚家族之间的表达差异。多个基因在盐胁迫、干旱和低温条件下表现出差异表达。FtLIM1a在不同胁迫处理下均持续上调，而FtDAR4在三种胁迫条件下均下调。在低温数据集中，FtWLIM2b在反复冷处理下表达发生改变，表明其可能与适应寒冷有关。此外，实时荧光定量聚合酶链反应分析显示，大多数FtLIM基因对外源ABA和MeJA处理有响应。

结论

本研究对鞑靼荞麦中的LIM基因家族进行了全基因组范围的表征，并鉴定出几个可能参与非生物胁迫响应的候选基因。这些结果为未来对FtLIM基因的功能研究奠定了基础。