棉花β-半乳糖苷酶基因家族的进化特征、非生物胁迫响应及赤霉素协同调控研究

《BMC Genomics》：Systematic analysis of cotton beta galactosidases and their expression profiles under abiotic stresses and gibberellin treatment

　　

摘要

背景

在植物中，β-半乳糖苷酶（BGALs）参与多种生物学过程，包括生长、发育以及对非生物胁迫的响应。然而，BGAL基因家族在多个Gossypium物种中的进化模式及胁迫调控作用仍 largely 不清楚。

结果

本研究共在Gossypium barbadense、Gossypium hirsutum、Gossypium herbaceum和Gossypium raimondii中分别鉴定出58、38、25和26个BGAL基因。结合Arabidopsis的BGALs，新鉴定的棉花BGAL成员被分为八个组，并绘制了其染色体分布图谱。全基因组基因复制分析表明，片段重复在BGAL基因家族的扩张和进化中发挥了关键作用。表达谱分析显示，GhBGAL基因在多种组织中均有表达，并对冷、热、盐和干旱胁迫表现出不同的响应，表明它们在非生物胁迫适应中具有重要作用。启动子分析和qRT-PCR进一步表明，大多数GhBGAL基因含有赤霉素（GA）响应的cis-元件，其表达可快速响应GA处理，提示BGALs可能与GA信号协同调节棉花发育。

结论

本研究系统揭示了棉花BGALs的进化及功能特征，为解析胁迫耐受机制和促进棉花遗传改良提供了关键候选基因。

背景

在植物中，β-半乳糖苷酶（BGALs）参与多种生物学过程，包括生长、发育以及对非生物胁迫的响应。然而，BGAL基因家族在多个Gossypium物种中的进化模式及胁迫调控作用仍 largely 不清楚。

结果

本研究共在Gossypium barbadense、Gossypium hirstum、Gossypium herbaceum和Gossypium raimondii中分别鉴定出58、38、25和26个BGAL基因。结合Arabidopsis的BGALs，新鉴定的棉花BGAL成员被分为八个组，并绘制了其染色体分布图谱。全基因组基因复制分析表明，片段重复在BGAL基因家族的扩张和进化中发挥了关键作用。表达谱分析显示，GhBGAL基因在多种组织中均有表达，并对冷、热、盐和干旱胁迫表现出不同的响应，表明它们在非生物胁迫适应中具有重要作用。启动子分析和qRT-PCR进一步表明，大多数GhBGAL基因含有赤霉素（GA）响应的cis-元件，其表达可快速响应GA处理，提示BGALs可能与GA信号协同调节棉花发育。

结论

本研究系统揭示了棉花BGALs的进化及功能特征，为解析胁迫耐受机制和促进棉花遗传改良提供了关键候选基因。