大豆GmBBI基因家族全基因组的鉴定、进化和表达

董慧颖; 胡利民; 陈庆山

doi:10.19720/j.cnki.issn.1005-9369.2025.05.001

东北农业大学学报 ›› 2025, Vol. 56 ›› Issue (05) : 1 -11. DOI: 10.19720/j.cnki.issn.1005-9369.2025.05.001

大豆GmBBI基因家族全基因组的鉴定、进化和表达

董慧颖, 胡利民, 陈庆山

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摘要

BBI(Bowman-Birk inhibitor)基因家族编码蛋白酶抑制剂，主要存在于植物中，尤其是豆科植物；BBI蛋白抑制胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶活性，在植物防御和生长发育中发挥重要作用。为探究大豆中BBI基因家族在籽粒生长发育及逆境中的作用，对大豆GmBBI基因家族进行全基因组鉴定，并对其染色体分布、基因结构、保守基序、系统进化树、启动子顺式作用元件和表达模式进行分析。结果表明：大豆GmBBI基因家族含有14个成员，主要分布在9号染色体上，85.7%基因串联分布。除GmBBI-4和GmBBI-9基因外，所有BBI蛋白的二级结构和三级结构相似，均由蛋白序列N端的20%左右的α-螺旋和相似三级结构的70%左右的无规则卷曲组成。系统进化树分析显示，大豆、玉米和水稻物种间的BBI基因亲缘关系较远；通过启动子顺式作用元件分析发现，GmBBI基因可能受到光和激素调节；表达模式分析表明，GmBBI-12和GmBBI-13基因在根、叶和花中高表达，且家族成员中仅GmBBI-12和GmBBI-13适应模拟盐碱和干旱胁迫；除去在组织中几乎不表达基因，其他基因在种子发育时期高表达，说明不同的BBI基因存在功能分化。综合研究结果，BBI基因在大豆生长和逆境抵抗中可能发挥重要作用。