板栗GRF和GIF基因家族的全基因组鉴定和表达分析

摘要

【目的】生长调控因子（growth-regulating factors,GRFs）和生长调节因子互作因子（GRF-interacting factors,GIFs）在植物生长发育和应对环境胁迫方面发挥重要作用。作为中国重要的木本粮食树种，板栗（Castanea mollissima）在生长发育过程中受到众多环境胁迫的影响。通过研究板栗GRF和GIF基因家族，为解析板栗GRF和GIF基因在板栗组织发育及响应环境胁迫中的潜在功能提供理论依据。【方法】采用生物信息学方法对板栗GRF和GIF基因家族进行系统表征。利用RNA-seq数据分析其在板栗不同组织不同发育阶段和不同环境胁迫中的表达谱。结合RT-qPCR试验验证了CmGRFs和CmGIFs在板栗种仁发育过程中的表达。【结果】在板栗基因组中鉴定到10个GRFs和3个GIFs成员，分布在7条染色体上。系统发育分析将CmGRFs分为4个分支，CmGIFs分为2个分支。同一分支的成员在基因结构和蛋白保守基序上高度相似。CmGRFs和CmGIFs启动子区域丰富的顺式作用元件暗示了其功能的多样性。共线性分析表明节段重复是CmGRF和CmGIF家族扩张的主要驱动力。基于RNA-seq数据，分析了CmGRFs和CmGIFs在5种板栗组织中的不同发育时期，以及在3种非生物胁迫（干旱、冷冻、热休克）和栗瘿蜂（Drycosmusk kuriphilus）侵染下的表达模式。结果表明，CmGRFs和CmGIFs可能参与板栗种仁和芽的发育，并与胚珠的育性有关。CmGRFs和CmGIFs的表达水平对温度胁迫和栗瘿蜂侵染有显著响应，另外，CmGRFs几乎不受干旱胁迫的影响。【结论】研究结果为进一步研究CmGRFs和CmGIFs的功能以及在板栗生长发育和应对环境胁迫中的潜在作用提供了参考。

关键词

板栗 / 生长调控因子 / 生长调节因子互作因子 / 生长发育 / 环境胁迫 / 基因表达

基金资助

河北省自然科学基金(C2024407040); 河北省省属高校基本科研业务费项目(2023JK01); 河北科技师范学院博士启动基金(2023YB027)