蒙古冰草MADS-box基因家族鉴定及其对干旱胁迫的响应

杜晓红; 聂虎帅; 马宇; 房永雨; 吕二锁; 翟永青; 梅新艳; 赵彦; 马艳红

中国农业大学学报 ›› 2026, Vol. 31 ›› Issue (4) : 29 -43.

杜晓红, 聂虎帅, 马宇, 房永雨, 吕二锁, 翟永青, 梅新艳, 赵彦, 马艳红

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摘要

为挖掘蒙古冰草（Agropyron mongolicum Keng）中与干旱胁迫响应相关的AmMADSs，以25%(0.0417 mol/L)PEG 6 000模拟干旱胁迫处理得到的蒙古冰草转录组测序数据Unigenes为对象，筛选出12个MADS-box家族基因，利用生物信息学方法对其理化性质、亚细胞定位、保守基序、系统进化树及蛋白质二、三级结构进行分析，并结合qRT-PCR技术检测其在25%(0.041 7 mol/L)PEG 6 000处理0（对照，CK）、1.0、3.0、5.0、7.0 d和复水1.0 d后的MADS-box家族基因的表达模式。结果表明：筛选出的12个蒙古冰草MADS-box转录因子，蛋白质分子量在7 263.38～31 349.53 u，编码的氨基酸长度为65～273个，蛋白质理论等电点（pI）在5.43～11.16，其中3个MADS-box转录因子属于酸性蛋白、9个MADS-box转录因子属于碱性蛋白；12个蒙古冰草MADS-box基因编码蛋白质均定位于细胞核，不含有跨膜结构域，存在大量的磷酸化位点，蛋白质二、三级结构以无规则卷曲和α-螺旋为主。系统进化树分析发现，蒙古冰草AmMADS26-1、AmMADS26-2、AmMADS29-2、AmMADS47和AmMADS55基因与水稻已知具有抗旱功能的MADS-box家族蛋白的同源关系较近。qRT-PCR结果表明，在模拟干旱处理（25%PEG 6 000）后，AmMADS26-1、AmMADS26-2、AmMADS29-2和AmMADS47在干旱处理1.0 d后的表达水平较0 d(CK)增加1.55～4.55倍，其中AmMADS26-1和AmMADS47的表达模式在干旱处理第1—7天虽呈下调趋势，但其表达水平均高于CK的表达水平；而AmMADS55在干旱处理3.0和5.0 d后的表达水平分别比CK高1.57和2.28倍。综上，基于对蒙古冰草MADS-box家族基因的生物信息学分析及表达模式鉴定，筛选得到5个响应干旱胁迫的关键基因，分别是AmMADS26-1、AmMADS26-2、AmMADS29-2、AmMADS47和AmMADS55。