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毛果杨GATA基因家族全基因组水平鉴定及表达分析

2021-02-26任梦轩王瑞琪魏志刚

植物研究 2021年1期

任梦轩 张 洋 王 爽 王瑞琪 刘 聪 魏志刚

(1. 林木遗传育种国家重点实验室,东北林业大学,哈尔滨 150040;2. 国家林业与草原局盐碱地研究中心,中国林业科学研究院,北京 100091)

转录因子在植物生长发育以及应对环境变化中发挥极为重要的作用[1]。研究表明,植物基因组有6%~10%基因编码产物为转录因子,主要包括AP2/ERF、ARF、bZIP/HD-ZIP、C2H2、GRAS、MYB/MYC、WRKY、bHLH、NAC 和GATA 等家族[2]。如拟南芥(Arabidopsis thaliana)具有34 个转录因子基因家族,共有1 533 基因,其中约45%的转录因子属于植物特有的[3]。

1988 年,Evans 等[4]首次报道(T/A)GATA(A/G)序列是在鸡的珠蛋白基因启动子上,1991 年发现了转录因子GATA-1。随后,又鉴定出GATA-2、GATA-3、GATA-4、GATA-5 和GATA-6 等基因,由此形成了GATA 转录因子家族[5]。随后,在植物中也鉴定出一批能结合WGATAR 序列(W 为T 或A;R为G或A)的转录因子,且大多含有1个CX2CX18CX2C结构域,有些成员则含有一个CX2CX20CX2C结构域或编码一个2 锌指结构域[6~7]。目前为止,已先后对拟 南芥[7]、蓖麻(Ricinus communis L.)[8]、苹 果(Malus domestica)[9]、水稻(Oryza sativa L.)[10]、番茄(Solanum lycopersicum)[11]和辣椒(Capsicum annu⁃um L.)[12]等植物的GATA 家族成员进行了全基因水平的鉴定。如拟南芥GATA 基因家族包含30 个基因,可分成4 个亚族,并且在光响应调控和叶绿素合成[13~16]、细胞分裂素响应[17~18]、花发育[19]和种子萌发[20]等多个生物学过程扮演着重要角色。

毛果杨(Populus trichocarp)是第一个全基因测序并注释的木本植物,并且具有相对较小的基因组(422.9 Mb)、广泛的适应性、容易的转基因操作和较高生长速率等特点,因此其已成为研究木本植物复杂性状形成分子机制、基因功能解析、比较基因组学等分子生物学与分子遗传学研究中的模式物种[21]。研究表明,毛果杨基因组含有58 个转录因子基因家族,共有4 287 个转录因子基因[22]。……

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