丹参YABBY基因家族筛选与特性分析

摘要

YABBY是调控植物生长发育的基因家族，但丹参(Salvia miltiorrhiza)中有关YABBY基因家族以及功能分析还未见报道。本研究在丹参全基因组中筛选出9个丹参YABBY基因家族成员。系统进化树分析将其划分为4个亚家族(Sm YABBY-Ⅰ、Sm YABBY-Ⅱ、Sm YABBY-Ⅲ、Sm YABBY-Ⅳ)，分别对应保守型、叶片形态型、特化型和丹参特有型; 9个Sm YABBYs蛋白均含有YABBY的核心结构域(YABBY和YABBY＿superfamily)，其中Sm YABBY9带有POB3和HMG-box等结构域; 9个SmYABBYs分别定位于丹参Chr1、Chr4、Chr6、Chr7、Chr8染色体上，其中4个Sm YABBY基因与拟南芥(Arabidopsis thaliana)基因组存在6条共线性关系，Sm YABBY6与Sm YABBY9表现出复杂的“一对多”共线性模式; Sm YABBYs基因的启动子包含光响应G-box顺式作用元件(G-box cis-acting element)、脱落酸响应元件(abscisic acid-responsive element,ABRE)及组织特异性顺式作用元件;亚细胞定位预测表明Sm YABBYs主要定位于叶绿体和细胞核。组织特异性表达发现Sm YABBY1、Sm YABBY3、Sm YABBY4、Sm YABBY5、Sm YABBY6、Sm YABBY8和Sm YABBY9在叶片中的表达水平显著高于其他组织，而Sm YABBY2和Sm YABBY7的表达水平在茎部高于其他组织。丹参YABBY基因对乙烯胁迫存在显著差异响应，据此可划分为强、中、弱三种类型。其中Sm YABBY2、Sm YABBY4、Sm YABBY5、Sm YABBY6和Sm YABBY8被强烈诱导，并被鉴定为乙烯信号通路中的核心响应因子，这一结果为解析YABBY转录因子如何通过乙烯介导的途径调控丹参次生代谢提供了关键线索。总之，本研究为Sm YABBY在丹参中的生物学功能研究提供了理论基础。

关键词

YABBY基因家族 / 丹参 / 生物信息学 / 进化分析 / 功能预测