甘薯DNA甲基转移酶和去甲基化酶基因家族的全基因组鉴定与表达分析

　　

摘要：

目的 鉴定甘薯DNA甲基转移酶（IbC5-MTase）及去甲基化酶（IbdMTase）基因家族成员并分析其结构及表达模式，为深入探究甘薯DNA甲基化的分子基础及生物学功能提供理论支撑。 方法 利用生物信息学方法对IbC5-MTase及IbdMTase基因家族成员进行理化性质、序列、进化及结构分析，并结合转录组和RT-qPCR技术分析IbC5-MTase及IbdMTase在甘薯不同组织、非生物及生物胁迫下的表达情况。 结果 在甘薯全基因组中共鉴定出7个C5-MTase基因和4个dMTase基因，分布于8个连锁群上。IbC5-MTase和IbdMTase蛋白含有355-1 305个氨基酸，理论等电点（pI）介于4.81-9.81，亚细胞定位预测结果表明其中9个蛋白位于细胞核；系统进化分析将IbC5-MTase和IbdMTase蛋白分别分为4个和3个亚族；保守基序分析结果显示，IbC5-MTase和IbdMTase蛋白具有完全不同的motif；启动子分析发现，IbC5-MTase和IbdMTase基因启动子区富含光响应、激素响应及应激响应元件。组织特异性表达分析表明，IbDRM2和IbCMT3b表达量较高，两类基因家族在甘薯地上部表达水平高于根部，且在幼嫩组织中表达量更高。甘薯非生物胁迫转录组数据显示，IbC5-MTase和IbdMTase基因在甘薯响应盐、干旱、冷胁迫中表达模式发生显著变化。茎线虫接种后转录组及RT-qPCR结果表明，IbC5-MTase和IbdMTase家族基因也受到生物胁迫诱导，其中，IbCMT3a和IbDRM2表达量显著降低，IbCMT3b与IbROS1基因表达量升高。 结论 甘薯C5-MTase和dMTase基因在生物及非生物胁迫中均具有潜在功能。