花生GATA基因家族鉴定和表达分析

王伟杰; 雷亚柯; 张建航; 展世杰; 邓陈威; 贾朝阳

doi:10.13842/j.cnki.issn1671-8151.202312032

山西农业大学学报（自然科学版） ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (02) : 10 -22. DOI: 10.13842/j.cnki.issn1671-8151.202312032

花生GATA基因家族鉴定和表达分析

王伟杰, 雷亚柯, 张建航, 展世杰, 邓陈威, 贾朝阳

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摘要

[目的]探究GATA基因家族在花生生长发育和抗旱调控中的作用。[方法]通过生物信息学方法鉴定花生GATA家族成员，分析其系统进化、基因结构、组织表达模式，最后结合转录组数据和实时荧光定量PCR技术筛选花生GATA家族响应干旱胁迫的关键基因。[结果]本文鉴定到47个GATA类转录因子编码基因，它们不均匀地分布在除2号、4号和14号染色体以外的17条染色体上。理化性质分析表明，该家族属于亲水性蛋白，大部分基因呈酸性，只有Arahy.QG9XFC.1具有信号肽。根据拟南芥家族同源基因聚类分析结果，可将花生GATA家族蛋白分为4个亚家族。其中第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ亚家族成员的锌指结构域特征模体为C_X2C_X18C_X2C，而第Ⅳ亚家族为C_X2C_X20C_X2C类型。大部分成员在A亚基因组和B亚基因组中呈对称分布，组织表达模式分析显示，超过半数的GATA家族成员在22个组织中表现不同程度的特异性表达。其中第Ⅰ亚家族Arahy.LJYJ4M、Arahy.VS8GG1、Arahy.3S8P0L和Arahy.I6JZDT在所有组织中均显示较高的表达水平。然而Arahy.QY7BN7和Arahy.F7WS4I在叶片，Arahy.C6NV9N在花被中表达较高，Arahy.4Y7J59和Arahy.D56WMI在种子中呈现组织特异性高表达特性。转录组数据分析发现，34个GA-TA基因响应干旱、低温、ABA和BR激素处理，5个GATA基因在干旱和低温胁迫下表达量发生显著上调，1个基因发生显著下调。进一步RT-qPCR分析表明，Arahy.C6NV9N和Arahy.2SUK7S特异性响应PEG胁迫的基因，尤其前者在叶组织中胁迫早期呈现持续上调表达。[结论]花生中有47个GATA基因，其中Arahy.C6NV9N和Arahy.2SUK7S可能是花生GATA家族响应干旱胁迫关键基因。