[目的]热激蛋白(Hsp90)是一种在细菌、植物、动物中均广泛存在的高度保守的蛋白质分子,在植物应激反应和生长发育等过程中发挥着重要的作用.板栗作为我国重要的坚果树种,雌雄花比例不同、授粉受精困难及胚败育等现象致使板栗单产低,严重制约板栗的产量.近期有研究发现Hsp90基因家族参与植物的胚形成,本研究首次对板栗中Hsp90基因家族进行鉴定及表达分析,旨在揭示Hsp90基因家族的功能及其在授粉受精和胚珠发育过程中的作用,进而为提高板栗产量提供理论依据.[方法]利用生物信息学方法对板栗Hsp90基因家族成员进行了鉴定,分析家族成员的理化性质、基因结构、进化关系、启动子元件.基于转录组数据分析CmHsp90基因在板栗胚珠不同发育时期的表达情况.[结果]本研究在板栗中共鉴定到10个CmHsp90基因,该基因家族成员的编码区(CDS)长度范围是2112～2481 bp,含有4～22个外显子,编码703～826个氨基酸,相对分子量范围为80.67～94.21 kDa,等电点pI范围介于4.81～5.26;不稳定系数介于36.15～46.75之间,除CmHsp90-6、CmHsp90-4、CmHsp90-9外,其他基因编码的蛋白质相对比较稳定.对CmHsp90基因家族蛋白进行亚细胞定位预测发现:5个成员(CmHsp90-1、CmHsp90-4、CmHsp90-5、CmHsp90-9、CmHsp90-10)定位到了细胞质上,2个成员(CmHsp90-7、CmHsp90-8)定位到了内质网上,其余3个成员分别定位到细胞核(CmHsp90-3)、线粒体(CmHsp90-2)和叶绿体上(CmHsp90-6)上.对CmHsp90基因家族蛋白信号肽预测发现,仅CmHsp90-7和CmHsp90-8存在潜在的信号肽位点.CmHsp90基因家族蛋白的motif、保守结构域基本一致,均包含Hsp90结构域(PF00183)和HATPase_C结构域(PF02518).基于系统进化树分析,10个CmHsp90家族蛋白被分为5个组.对CmHsp90基因家族启动子区域进行顺式作用元件预测,发现光响应元件是CmHsp90基因家族启动子上的主要调控元件,其次为ABA响应元件,此外,有4个基因(CmHsp90-1、CmHsp90-5、CmHsp90-7、CmHsp90-8)存在温度响应元件.通过对板栗胚珠不同发育阶段的RNA-seq数据进行分析发现:除CmHsp90-3基因外,其他基因在受精前胚珠中的表达量均高于受精后胚珠;CmHsp90-2、CmHsp90-4、CmHsp90-5、CmHsp90-7、CmHsp90-8、CmHsp90-9、CmHsp90-10基因在发育胚珠中的表达量高于败育胚珠.[结论]CmHsp90基因在胚珠不同发育过程中的表达存在差异,在同一子房内发育胚珠和败育胚珠中的表达情况也不尽相同,研究结果为下一步研究CmHsp90基因在板栗授粉受精以及胚发育过程中的具体作用奠定理论基础.

板栗;热激蛋白;基因家族;胚发育;表达模式

崔艳红;李玲;白倩;杨清;苏淑钗

北京林业大学林学院,森林培育与保护教育部重点实验室,北京100083

北京林业大学学报

[1]崔艳红;李玲;白倩;杨清;苏淑钗-.板栗Hsp90基因家族的鉴定及在胚珠发育过程中的表达分析)[J].北京林业大学学报,2022(11):10-19

CmHsp90,PF00183,PF02518

板栗,基因家族,胚珠,表达分析,热激蛋白,应激反应,坚果,果树,树种,雌雄,雄花,授粉受精,败育,单产,家族参与,利用生物,生物信息学方法,分析家,基因结构,进化关系,转录组数据,不同发育时期,编码区,CDS,bp,外显子,相对分子量,分子量范围,kDa,等电点,pI,不稳定系数,基因编码,比较稳定,亚细胞定位,定位预测,细胞质,内质网,细胞核,叶绿体,信号肽,motif,保守结构域,HATPase,系统进化树分析,启动子区域,顺式作用元件,光响应,响应元,ABA,温度响应,发育阶段,seq,一子,子房,房内,胚发育,具体作用,表达模式

0.214638