大麦HSF基因家族成员的鉴定与表达分析

摘要

热激转录因子（heat shock transcription factor, HSF）家族与植物生长发育、胁迫响应密切相关。为了解大麦HSF家族成员的功能，本研究利用生物信息学方法在大麦全基因组水平进行HSF家族成员鉴定，并对其理化性质、亚细胞定位、进化关系和共线性关系及基因结构、启动子顺式作用元件、蛋白互作网络进行了分析。结果发现，在大麦中共鉴定到的29个HSF基因，HvHSF蛋白的分子量介于10.24～56.59 kDa之间，属于稳定性较差的亲水蛋白，均预测定位于细胞核。进化树将大麦HvHSF基因分为A、B、C三类；共线性分析显示，HvHSF5d和HvHSF7b为共线基因对。结构域和基因结构分析发现，亲缘关系较近的HvHSF具有相似的结构域和基因结构。启动子顺式作用元件分析发现，HvHSF启动子含有多种与生长发育以及抗逆相关的顺式作用元件。蛋白互作网络预测表明，HvHSF可能参与植物胁迫响应调节和H₂O₂的清除。通过大麦地下部盐、碱胁迫转录组测序结合qRT-PCR验证发现，HvHSF在盐、碱胁迫下表达存在差异。盐、碱胁迫下，HvHSF1a、HvHSF1b、HvHSF2a、HvHSF3c、HvHSF5b表达量均有所增加；HvHSF6在盐胁迫下表达量增加，碱胁迫下降低。综上，HSF家族成员可能参与大麦耐盐、碱调控。

关键词

大麦 / 热激转录因子(HSF) / 生物信息学 / 基因表达 / 系统进化发育

基金资助

北京市农林科学院科技创新能力建设专项(KJCX20230404,KJCX20240409,KJCX20230117); 国家自然科学基金青年项目(32101710)