番茄CHX基因家族鉴定及其表达模式分析

摘要

【目的】探明番茄（Solanum lycopersicum）中参与植物细胞K⁺转运的CHX（cation/H⁺ exchanger）基因家族的生物信息学功能，分析其对激素和非生物胁迫表达的响应。【方法】在NCBI网站选择番茄基因组，用拟南芥的CHX蛋白序列与番茄基因组数据库进行BLAST蛋白序列同源比对，并通过InterPro和SMART数据库进行保守结构域分析，获得番茄CHX基因。利用在线网站Expasy、SignalP-5.0和WoLF PSORT,对番茄CHX蛋白进行基本理化性质分析、信号肽预测和亚细胞定位预测。利用MEGA11软件构建系统进化树，使用MEME在线平台分析SlCHX蛋白的保守结构域和基序，用Plant CARE预测基因上游的顺式作用元件，并使用TBtools软件将结果可视化。利用公开的转录组数据分析SlCHX在番茄不同器官或组织的表达谱；以番茄品种‘Micor-Tom’为试验材料，使用脱落酸和茉莉酸甲酯进行激素胁迫处理，同时进行低温、黑暗、NaCl和PEG6000非生物胁迫处理，用实时荧光定量PCR检测番茄叶片SlCHX在激素和非生物胁胁迫下的表达量。【结果】鉴定得到22个番茄CHX基因家族成员（SlCHX1～SlCHX22）,分布于10条染色体上；22个SlCHX蛋白的氨基酸数目为576～860个，分子质量为62.858～94.394 ku,理论等电点为5.20～9.08,脂肪指数为104.59～124.29,均为疏水性蛋白；番茄CHX均定位于质膜，77.3%的成员未检测到信号肽。系统进化树分析表明，番茄、水稻和拟南芥的CHX家族成员可分为4组，各组中SlCHX蛋白数量分别为11,0,2和9个，多数SlCHX成员与水稻亲缘关系较近。基因结构分析结果显示，45.5%的番茄CHX基因家族成员具有2个内含子。顺式作用元件分析表明，SlCHX基因启动子区含有光、茉莉酸甲酯、脱落酸、分生组织表达及低温等响应元件；保守基序分析表明，番茄CHX家族含有10个保守基序。SlCHX家族大部分基因在番茄花蕾中的表达量最高。实时荧光定量PCR结果显示，SlCHX1、SlCHX14和SlCHX15在激素和非生物胁迫下表达量上调程度相对较高。【结论】从番茄CHX基因家族共鉴定获得22个成员，其可能参与花蕾发育的调控，其中SlCHX1、SlCHX14和SlCHX15基因可能参与番茄对激素和非生物胁迫的响应。

关键词

番茄 / CHX基因家族 / 生物信息学 / 基因表达

基金资助

国家自然科学基金项目(32160703); 甘肃省重点研发计划项目(23YFNA0021); 甘肃农业大学青年导师扶持基金项目(GAU-QDFC-2022-03)