棉花DUF677蛋白家族的表征、进化与表达谱分析及其在干旱和盐胁迫响应中的潜在作用

《BMC Plant Biology》：Characterization, evolution, and expression profiling of cotton DUF677 protein family and their potential role in drought and salt stress response

　　

摘要

背景

属于DUF677（功能未知结构域677）的膜结合蛋白主要存在于绿色植物中。人们已经在拟南芥和番茄中研究了DUF677基因（AT14A）与耐旱性的关系。在番茄中过表达AT14A可提高其耐旱性，能在干旱条件下促进拟南芥的生长，还能让悬浮培养的拟南芥具备抵抗干旱引起的氧化损伤的能力。不过，目前尚未有研究报道DUF677基因家族在棉花中的作用。

结果

我们通过基于结构域分析和同源分析的生物信息学方法，从15种选定的植物物种中鉴定出了148个DUF677基因，并通过系统发育分析将其分为两大类（I类和II类）。I类又可进一步划分为两个亚类（IA类和IB类）。结构分析显示这些DUF677基因中存在少量内含子。DUF677蛋白家族的演化和扩张主要是由片段重复驱动的。有71种miRNA被预测会靶向29个GhDUF677基因，其中包括Ghi-MIR397、Ghi-MIR8722和Ghi-MIRN1429。在GhDUF677基因的启动子区域还观察到了多种已知参与非生物胁迫响应的cis-元件，如MBS、ABRE、TCA元件和W-Box元件。通过对RNA-seq数据进行分析，研究了这些基因在不同组织中的特异性表达情况，还对6个选定的基因进行了qRT-PCR检测。研究结果显示，在非生物胁迫条件下，不同组织中的GhDUF677基因表达水平都很高。

结论

本研究通过对棉花中DUF677基因家族进行全基因组范围的生物信息学分析及表达特征研究，筛选出了可能与耐旱和耐盐胁迫反应相关的候选基因。尽管这些研究结果是基于进化、调控和转录组学证据得出的，但并不构成直接的功能验证。相反，这项研究为未来旨在阐明DUF677基因在棉花耐逆性中具体作用的功能研究奠定了理论和基因组学基础。