花椒WD40基因家族分析及ZbTTG1功能研究

WD40转录vector-borne infections因子在植物生长发育和物质代谢中发挥极其重要功能,但在花椒中却尚未报道。本研究采用生物信息学方法鉴定花椒的WD40家族成员,并对其基因结构、进化关系、表达特征等方面进行了系统全面的分析,最终聚焦ZbTTG1基因,通过基因克隆和拟南芥遗传转化分析。主要结论如下:(1)在花椒基因组中共鉴定出689个WD40基因,根据基因结构特征、进化分枝和拟南芥分组情况将花椒WD40基因划分为16个亚科。大多数花椒WD40基因是亲水性的,并且定位于细胞核中。多样化的保守结构域特征表明花椒WD40基因的保守性相对较低。花椒WD40基因在染色体上存在某一区域聚集分布情况。花椒WD40基因中存在大量基因结构相似的姊妹基因,在进化过程中发生了基因扩展事件,其中片段复制事件在扩展中起主导作用。顺式作用原件分析表明花椒WD40家族与多种激素和非生物胁迫响应相关。蛋白互作网络分析鉴定出164个花椒WD40蛋白具有互作关系,其中24个WD40蛋白可能具有复杂的调控关系。(2)花椒WD40基因在盐胁迫和皮刺发育过程中的表达特征显示,各亚科存在不同的表达模式,推测花椒WD40家族保守性较差。根据购买Barasertib盐胁迫和皮刺发育转录组数据,结合数据库功能注释结果,筛选出5个可能参与花椒皮刺发育的基因和4个盐胁迫相关基因,并确定ZbWD40-688(ZbTTG1)基因进行后续功能分析。(3)对ZbTTG1基因进行了克隆。生物信息学分析结果表明,ZbTTG1蛋白包含338个氨基酸,定位于细胞核,为亲水性蛋白,没有信号肽,不属于分泌蛋白,且未发现二硫键和跨膜区域,蛋白结构由四部分构成,以无规则卷曲为主,为不稳定蛋白。系统进化树分析显示,花椒ZbTTG1蛋白与甜橙TTG1的蛋白序列相似性较高,具有较近的亲缘关系。(4)在野生型和突变体拟南芥中转入ZbTTG1基因。结果显示,过表达ZbTTG1基因能抑制拟南芥植株抽薹,并且开花时间相较野生型拟南芥有所延迟,推测ZbTTG1基因能调控延迟花期和植株的生长。此外,拟南芥突变体互补表型分析显示,突变体植株有表皮毛恢复表型,表明ZbTTG1基因能够调节表皮毛的产生。综上,通过D-Lin-MC3-DMA MW对花椒WD40家族进行全面分析,为今后开展WD40基因功能相关研究,发掘功能基因提供参考;通过对ZbTTG1基因克隆和转化分析,为进一步利用ZbTTG1基因结合基因工程技术改良花椒品种,更好投入生产实践提供理论依据。