小麦PLD基因家族鉴定及其表达分析

摘要

磷脂酶D(PLD)作为一类重要的脂质代谢酶,广泛参与信号转导、膜结构重塑、逆境响应等生理过程,尤其在植物免疫防御和非生物胁迫中扮演关键角色。为了解小麦PLD家族成员的功能,利用全基因组扫描结合保守结构域分析对小麦PLD基因家族成员进行鉴定并进行系统发育分析,同时通过转录组数据对其表达模式进行了全面分析。结果表明,在小麦中共鉴定出51个TaPLD基因,这些基因可分为α、β、φ、δ、κ、ζ共6个亚族,其中α亚族成员最多,且序列保守性最高;每个TaPLD蛋白中至少包含1个HKD(His-LysAsp)基序(PLD特征结构域);大多数TaPLD被预测定位于细胞质,少数定位于叶绿体、内质网或液泡。TaPLD基因主要分布在1号、5号、7号染色体上,其在小麦基因组内部、物种间存在多种基因复制现象。通过转录组数据分析,11个TaPLD基因在花药中特异性表达,接种小麦壳针孢菌、白粉病菌和条锈病菌后,TaPLDα9、TaPLDα10、TaPLDα11、TaPLDβ5等多个基因被诱导表达。低温处理后,TaPLDζ1、TaPLDζ2和TaPLDζ3显著上调表达。干旱和高温处理后,TaPLDα9、TaPLDα10、TaPLDα1显著上调表达,干旱处理后这3个基因的相对表达量更高。本研究首次预测了小麦PLD基因的分子特征及其在小麦生长发育、免疫防御和非生物胁迫中的作用,可为小麦生长发育、抗病和抗逆分子机制研究提供新视角。

关键词

小麦 / PLD / 免疫防御 / 非生物胁迫 / 表达模式