美洲茄SaARF基因家族的基因组水平鉴定与表征

《BMC Plant Biology》：Genome-wide identification and characterization of the SaARF gene family in Solanum americanum

　　

摘要

背景

生长素响应因子（ARFs）是植物特异性转录因子（TFs），调节器官发生、维管分化及应激反应。然而，作为主要茄科蔬菜作物耐逆野生近缘种的Solanum americanum中的ARF家族在很大程度上仍未被探索。

结果

利用S. americanum参考基因组，我们通过结合隐马尔可夫模型（HMM）谱搜索与基于同源性的比对，鉴定出 18 个ARF基因。随后，我们分析了其染色体分布、理化性质、基因结构、保守蛋白质结构域和基序、启动子cis-元件、系统发育关系和共线性、组织特异性表达（根、茎、叶、花和果实）以及对冷、旱和盐胁迫的转录响应。通过瞬时 35S:GFP 亚细胞定位进一步检测了三个代表性基因。

结论

大多数 SaARF 蛋白含有典型的 B3 和 Auxin_resp 结构域，其中几个还含有 C 末端的 PB1 结构域，该结构域可实现同型和异型蛋白质相互作用。系统发育分析表明，SaARFs 与拟南芥（Arabidopsis）和主要茄科作物物种（S. lycopersicum、S. melongena、S. tuberosum 和 Capsicum annuum）的 ARFs 聚在一起，并与茄科基因组表现出广泛的共线性。基因表达分析揭示了器官偏好性表达模式和应激响应性；特别是，几个 SaARFs 在生殖器官中富集，且多个成员会被盐、旱或冷迅速诱导或抑制。亚细胞定位显示所有三个测试蛋白均位于细胞核中。本研究提供了S. americanum 中ARF 家族的首次全基因组表征，深化了我们对ARF 进化的理解，并为未来关于栽培茄科蔬菜抗逆性和果实品质的功能研究提供了候选基因。