甘蓝型油菜MAPK基因家族的全基因组鉴定及表达分析

摘要

丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase,MAPK/MPK）级联反应是常见且保守的信号转导通路，在植物中发挥着重要作用，涉及多种生物和非生物胁迫反应以及生长发育过程。目前对于MAPK基因家族的鉴定与分析已有较为系统的研究，但在甘蓝型油菜（Brassica napus）中，对该基因家族成员的鉴定和分析仍不够全面。本研究以拟南芥（Arabidopsis thaliana）基因为参考，采用生物信息学手段开展研究。从芸薹属（Brassica）的三个四倍体种[埃塞俄比亚芥（B. carinata），芥菜型油菜（B. juncea）和甘蓝型油菜（B. napus）]和三个二倍体种[黑芥（B. nigra），甘蓝（B. oleracea）和白菜（B. rapa）]中，共鉴定出291个MAPK基因家族成员。对甘蓝型油菜及其二倍体祖先的MAPK基因进行了系统进化分析、蛋白质理化性质及亚细胞定位预测分析、蛋白保守基序组成、蛋白保守结构域与基因结构分析、基因的染色体定位、共线性与Ka/Ks分析以及顺式作用元件分析和转录组分析。研究结果显示：MAPK基因可划分为4个亚组。在甘蓝型油菜的进化历程中，发生了内含子/外显子的增减事件。同时，MAPK基因在进化过程中主要受到强烈的纯化选择作用的调控。此外，在其启动子区域中，发现了多种顺式调控元件，涉及光照反应、脱落酸信号传导及低氧胁迫等生物学过程。转录组数据也揭示这些基因在不同组织中呈现出特异性的表达模式，并对多种处理条件展现出差异化的响应趋势。本研究系统鉴定并解析了芸薹属多物种的MAPK基因家族的特征，为阐明该基因家族在甘蓝型油菜生长发育及逆境响应中的分子机制提供了重要的理论依据。

关键词

甘蓝型油菜 / MAPK / 基因家族 / 表达分析