水稻LEA基因家族的全基因组鉴定及综合分析

摘要

[目的]大量研究表明，LEA蛋白能够通过多种机制帮助植物应对环境压力，在水稻中仍有大量LEA家族成员的功能尚未得到充分验证。因此，通过对水稻LEA基因家族(OsLEA)的生物信息学分析，并结合其在不同胁迫下的基因表达变化，旨在挖掘参与水稻中响应非生物胁迫的OsLEA新成员。[方法]采用全基因组生物信息学方法对OsLEA基因家族进行了鉴定和分析。[结果]水稻基因组中共包含83个OsLEA基因家族成员，这些基因不均匀地分布在12条染色体上，根据其结构域特征可分为8个亚家族。理化性质分析显示，LEA蛋白具有广泛的亲水性和较强的稳定性。亚细胞定位预测表明，大多数LEA蛋白分布在细胞质、细胞膜和线粒体等细胞组分中。启动子顺式作用元件分析表明，OsLEA基因的启动子区域富含与非生物胁迫、植物激素响应和生长发育相关的元件。组织表达模式和激素响应分析揭示，OsLEA基因在不同组织和不同植物激素处理中表现出显著的表达特异性。此外，非生物胁迫（低温、高温、盐和重金属镉）处理下，部分OsLEA基因表现出明显的应答。[结论]通过整合生物信息学分析及多种激素与逆境胁迫下的表达谱数据，初步揭示了OsLEA基因家族参与逆境响应的分子调控机制。基于此，成功筛选出Os04g0589800、Os05g0362600、Os06g0324400和Os08g0163600等核心成员基因，其在高盐、高温及低温胁迫下均呈现显著表达上调特征，证实了它们在非生物胁迫应答中的关键生物学功能，为抗逆水稻育种提供了极具应用潜力的分子靶标。

关键词

水稻 / LEA基因家族 / 非生物胁迫 / 启动子顺式作用元件 / 组织表达模式

基金资助

辽宁省科技重大专项项目(2024JH1/11700006)