大麦PYL、PP2CA和SnRK2家族基因鉴定及盐胁迫下的表达分析

摘要

脱落酸(abscisic acid, ABA)在植物生长、发育、衰老及胁迫响应等方面均发挥重要作用，其核心信号转导通路由PYL-PP2CA-SnRK2组成。为探究大麦PYL、PP2CA和SnRK2蛋白功能特征、表达模式及进化关系，本研究利用生物信息学方法对大麦PYL、PP2CA和SnRK2家族成员进行了全基因组鉴定，并分析其成员的基因结构、染色体定位、蛋白理化性质、启动子区顺式作用元件、组织表达以及逆境胁迫下的转录组表达量等。结果在大麦中共鉴定到10个HvPYL、13个HvPP2CA及9个HvSnRK2基因。HvPYLs和HvPP2CAs分布在1H～5H和7H,HvSnRK2s分布在1H～5H;HvPYLs和HvPP2CAs主要定位叶绿体，HvSnRK2s主要定位在细胞质中。三个家族成员的motif均具有高度的保守性，氨基酸数均小于500,启动子上含有大量响应激素元件。三个家族的基因在根、茎、花序和种子中表达量存在显著差异，HvPYL2在根部表达量最高，HvPYL9在种皮表达量最高；HvPP2C-A1～10在花序表达量较高；HvSnRK2.5、HvSnRK2.7、HvSnRK2.8在种皮表达量较高。对一对耐盐性差异显著的近等基因系在盐胁迫下48 h和60 h的转录组数据分析，结果显示，HvPP2C-A2、HvPP2C-A4、HvPP2C-A6、HvPP2C-A9、HvPP2C-A10和HvSnRK2.4受盐胁迫诱导显著上调表达，而HvPYL6和HvPYL7显著下调表达。实时荧光定量PCR验证结果与转录组数据一致。综合来看，PYL,PP2CA和SnRK2家族基因在大麦响应盐胁迫过程中扮演着重要角色。

关键词

大麦 / PYL / PP2CA / SnRK2 / 生物信息学 / 盐胁迫

基金资助

国家自然科学基金项目(32301871); 国家重点研发计划项目(2022YFD2301302,2022YFD2301300); 国家大麦青稞产业技术体系专项(CARS-05); 江苏高校优势学科建设工程项目; 2022年农业重大技术协同推广计划项目(2022-ZYXT-04-2)