小麦谷氨酸脱羧酶基因家族鉴定和表达特征分析

摘要

谷氨酸脱羧酶（GAD）是催化谷氨酸脱羧的裂解酶,在植物减轻活性氧积累、应对逆境胁迫等方面发挥重要作用。本研究对小麦TaGAD基因家族成员进行全基因组鉴定,并分析其结构特征、miRNA靶向关系、外源激素IAA、MeJA、ABA、SA和H₂O₂处理的响应情况,以及生物胁迫条锈菌侵染下诱导GAD基因家族的表达特征。结果表明,小麦基因组中共有19个TaGAD基因,分布于7条染色体上;该家族多数含有吡哆醛（Pyridoxal_deC）保守结构域;通过miRNA靶基因预测,TaGAD的表达可能受到miRNA的翻译水平调控。经转录组分析,TaGAD9-3B、TaGAD11-3D、TaGAD4-2B和TaGAD2-2A基因在小麦不同发育阶段和组织中呈现相对较高的表达,且在干旱和高温胁迫下显著变化。通过实时荧光定量PCR分析发现,小麦TaGAD基因表达量在外源物质处理和条锈菌侵染诱导下存在差异,其中TaGAD4-2B在IAA诱导下表达量上调最明显,超过300倍,TaGAD7-3A在SA诱导下表达量变化最高,上调24倍;在条锈菌生理小种CYR32侵染诱导下,Ta GA D1 5-4A、TaGAD19-4D的表达量上调相对较高,分别上调13倍和12倍,显著高于其他家族成员。本研究通过对小麦TaGAD基因家族的系统鉴定、特征分析、表达谱分析和胁迫响应定量检测等,为后续深入研究小麦TaGAD家族成员的功能奠定基础。

关键词

小麦 / 谷氨酸脱羧酶 / 生物信息学 / 生物胁迫与非生物胁迫