跳到主要内容gydF4y2Ba

全基因组的鉴定和特征gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba基因家族gydF4y2Ba佩妮gydF4y2Ba

摘要gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

ALOG (gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2BaLSH1和gydF4y2Ba选用gydF4y2Ba在陆生植物中发现了G1家族蛋白,即DUF640 (domain of unknown function 640)结构域蛋白。模式植物中一些ALOG成员的功能特征,如gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba水稻研究表明,它们在植物发育中起着重要的调节作用。然而,关于其演变的信息在很大程度上是有限的,没有任何关于它的报告gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba基因在gydF4y2Ba佩妮gydF4y2Ba是一种重要的观赏树种。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

的gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba基因被鉴定为四种gydF4y2Ba佩妮gydF4y2Ba包括gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba,gydF4y2Bap . inflatagydF4y2Ba,gydF4y2Bap . integrifoliagydF4y2Ba而且gydF4y2Bap . exsertagydF4y2Ba基于基因组和/或转录组数据库,通过克隆进一步证实gydF4y2Bap .矮牵牛gydF4y2Ba“W115”(Mitchel二倍体),一个受欢迎的实验室矮牵牛系,易于遗传转化。系统发育分析表明gydF4y2Ba佩妮羊年gydF4y2Ba基因(命名为gydF4y2Ba激光冲徊化gydF4y2Ba根据他们最亲密的gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba同源体)分为4个分支,可进一步分为8个组,外显子相似gydF4y2Ba-gydF4y2Ba内含子结构和基序均反映在同一组中。的gydF4y2BaPhLSHgydF4y2Ba杂交矮牵牛‘W115’的基因主要来源于gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba.qPCR分析显示它们之间有明显的空间表达模式,提示可能的功能多样化。此外,过度表达gydF4y2BaPhLSH7agydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH7bgydF4y2Ba在gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba揭示了它们在营养器官和生殖器官发育中的功能。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

矮牵牛基因组包括11个gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba基因可以分为八个不同的组,它们也表现出不同的表达模式。在这些基因中,gydF4y2BaPhLSH7bgydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH7agydF4y2Ba在植物生长发育,特别是果实发育中起重要作用。我们的研究结果为进化提供了新的见解gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba为矮牵牛的研究奠定了良好的基础gydF4y2Ba激光冲徊化gydF4y2Ba未来的基因。gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

转录因子(Transcription factors, TFs)参与转录的激活和/或抑制,以响应各种内源性和环境信号,并在植物的许多发育过程和防御反应的调控中发挥重要作用。根据tf的调控功能、作用机制以及其DNA结合域(DBD)和其他保守基序的序列同源性,可以将tf分为不同的类别[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba].通常,转录因子有两种机制:基础转录因子和特异性转录因子[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba].与高度保守的基础转录因子不同,特异性转录因子在结构和类群分布上具有很大的多样性,而基础转录因子在所有生物中普遍存在,是转录发生的必要条件[gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba].例如,alog结构域蛋白是植物特异的转录因子家族,在许多方面控制植物的生长发育[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba8gydF4y2Ba,gydF4y2Ba9gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

ALOG家族就是以gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2BaLSH1和gydF4y2Ba选用gydF4y2BaG1,分别从真子叶和单子叶中鉴定出的前两个科成员。在蛋白质家族(Pfam)数据库(Pfam登录号IPR006936)中发现了一个高度保守的结构域DUF640对应于ALOG家族[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba].DUF家族编码功能上无特征的蛋白质,但基于序列特异性DNA结合、转录调节活性、核定位和同源二聚体形成的特征,已认为ALOG/DUF640蛋白在植物中具有特异性tf功能[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba10gydF4y2Ba,gydF4y2Ba11gydF4y2Ba].ALOG结构域具有4个全-α螺旋结构和额外插入的锌带,被预测为一个n端dna结合结构域,起源于一类新的dirs -1类逆转录子的XerC/ d样重组酶[gydF4y2Ba10gydF4y2Ba].此外,alog样结构域也存在于某些植物防御蛋白中,它们可能发挥DNA传感器的作用[gydF4y2Ba10gydF4y2Ba,gydF4y2Ba12gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

到目前为止,我们对ALOG蛋白的进化和功能的认识非常有限。在ALOG家族中只有少数基因被研究,这表明它们在发育调控中起着关键作用[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba8gydF4y2Ba,gydF4y2Ba13gydF4y2Ba,gydF4y2Ba14gydF4y2Ba].gydF4y2BaAtLSH1gydF4y2Ba是第一个gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba植物王国中发现的基因,是从显性突变体(gydF4y2Balsh1-DgydF4y2Ba)gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba这种植物对不间断的远红、蓝和红光表现出高度敏感,下胚轴比野生型植物短。gydF4y2BaAtLSH1gydF4y2Ba在幼苗发育过程中调节光线,其功能依赖于光敏色素[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba].最近的研究也揭示了ALOG结构域基因在器官边界建立中的作用[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba15gydF4y2Ba].例如,gydF4y2BaAtLSH3gydF4y2Ba(gydF4y2Ba器官边界1,obo1gydF4y2Ba),gydF4y2BaAtLSH4gydF4y2Ba(gydF4y2BaOBO4gydF4y2Ba)基因在子叶、叶片和花器官等各种侧部器官的边界细胞中表达,该基因被CUC1(杯形子叶1)直接上调,CUC1是一种NAC蛋白,在胚期SAM(茎尖分生组织)的形成和茎器官边界的规范中起核心作用[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba16gydF4y2Ba,gydF4y2Ba17gydF4y2Ba].过度表达gydF4y2BaOBO1gydF4y2Ba破坏花瓣的数量和大小,引起花瓣-雄蕊融合,同时消融gydF4y2BaOBO1gydF4y2Ba-表达细胞导致茎尖分生组织和侧部器官的丧失;异位表达gydF4y2BaOBO4gydF4y2Ba在茎尖导致抑制叶片发育和额外的芽或花内芽器官的形成[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba15gydF4y2Ba,gydF4y2Ba16gydF4y2Ba].这些结果表明gydF4y2BaAtLSH3gydF4y2Ba而且gydF4y2BaAtLSH4gydF4y2Ba可抑制边界区域的器官分化[gydF4y2Ba16gydF4y2Ba,gydF4y2Ba17gydF4y2Ba,gydF4y2Ba18gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

对其他物种的研究表明,ALOG家族蛋白介导了花序结构和花器官发育的调节。gydF4y2Ba长不育外稃gydF4y2Ba(gydF4y2BaG1gydF4y2Ba)通过抑制水稻不育外稃向常规外稃的同源性转化来确定水稻不育外稃的同一性[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba].的另一个同系物gydF4y2BaOsG1gydF4y2Ba在大米、gydF4y2BaTH1gydF4y2Ba(gydF4y2Ba三角HULL1gydF4y2Ba),亦称为gydF4y2BaBSG1gydF4y2Ba(gydF4y2BaBEAK-SHAPED GRAIN1gydF4y2Ba) /gydF4y2BaBLS1gydF4y2Ba(gydF4y2Ba喙状小穗gydF4y2Ba) /gydF4y2BaBH1gydF4y2Ba(gydF4y2BaBEAK-SHAPED HULL1gydF4y2Ba) /gydF4y2BaAFD1gydF4y2Ba(gydF4y2Ba花不正常,矮gydF4y2Ba),调节外稃和内稃的细胞延伸,以决定颗粒的形状和大小[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba19gydF4y2Ba,gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba21gydF4y2Ba],其可能作为转录抑制因子,调控下游激素信号转导和淀粉/蔗糖代谢相关基因[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba21gydF4y2Ba].对比gydF4y2BaG1gydF4y2Ba而且gydF4y2BaTH1gydF4y2Ba,gydF4y2BaTAWAWA1 (TAW1)gydF4y2Ba,第三粒米gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba基因是分生组织活性的特异性调节因子,通过维持花序分生组织不确定的命运和抑制向小穗分生组织同一性的相位变化来调控花序结构,可能是通过上调gydF4y2BaSVP-likegydF4y2Ba基因比如gydF4y2BaOsMADS22gydF4y2Ba,gydF4y2BaOsMADS47gydF4y2Ba,gydF4y2BaOsMADS55gydF4y2Ba[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba22gydF4y2Ba].同样,番茄中的一种ALOG蛋白(gydF4y2Ba茄属植物lycopersicumgydF4y2Ba)、终花(TMF),通过抑制花序分生组织接受花的命运而影响花序的组织[gydF4y2Ba8gydF4y2Ba].在gydF4y2BatmfgydF4y2Ba在突变体中,初生SAMs以单花终止,而不是形成合生花序分生组织或营养芽分生组织,这部分是由于早熟的表达gydF4y2BaFALSIFLORA (FA)gydF4y2Ba而且gydF4y2BaANANTHA(一个)gydF4y2Ba的同源基因gydF4y2Ba拟南芥LFYgydF4y2Ba而且gydF4y2Ba不明飞行物gydF4y2Ba,分别[gydF4y2Ba8gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

矮牵牛因其遗传转化高效、易于栽培繁殖等特点,是重要的观赏树种,也是基因功能比较研究的理想模型[gydF4y2Ba23gydF4y2Ba,gydF4y2Ba24gydF4y2Ba,gydF4y2Ba25gydF4y2Ba].考虑到ALOG蛋白在进化和功能上的局限性,矮牵牛是进行深入研究的理想材料。近年来,中国完成了基因组测序gydF4y2Bap . inflatagydF4y2Ba而且gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba],这为在全基因组范围内研究基因家族提供了有效的基础。在本研究中,首先对整体进行表征gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba基因家族在gydF4y2Ba佩妮gydF4y2Ba包括基因结构、基序组成、系统发育分类和表达模式分析。结果,我们鉴定出11个ALOG结构域基因gydF4y2Ba佩妮gydF4y2Ba并通过克隆证实了这些基因gydF4y2Bap .矮牵牛gydF4y2Ba行W115。之间的多个对齐gydF4y2BaPhLSHsgydF4y2Ba和来自四个野生的同源基因gydF4y2Ba佩妮gydF4y2Ba《物种》认为gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba父亲的主要捐赠者是gydF4y2BaPhLSHsgydF4y2Ba.此外,功能gydF4y2BaPhLSH7agydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH7bgydF4y2Ba的特征是过度表达gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba植物。研究结果为进一步阐明矮牵牛alog结构域基因的功能奠定了基础。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

的识别gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba基因在gydF4y2Ba佩妮gydF4y2Ba

佩妮羊年gydF4y2Ba基因通过HMM谱进行DUF640结构域(PF04852)搜索和tBLASTx(翻译的核苷酸到翻译的核苷酸)搜索gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba和水稻ALOG蛋白的基因组和转录组数据库gydF4y2Bap . inflatagydF4y2Ba而且gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba[gydF4y2Ba27gydF4y2Ba,gydF4y2Ba28gydF4y2Ba),分别。结果,11gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba基因被鉴定为gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba,名叫gydF4y2BaPaLSHsgydF4y2Ba(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)及13gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba基因被鉴定为gydF4y2Bap . inflatagydF4y2Ba,名叫gydF4y2BaPiLSHsgydF4y2Ba(附加文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba).这些基因是根据同源基因编号的gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba.在gydF4y2Bap . inflatagydF4y2Ba,三gydF4y2BaPiLSH5gydF4y2Ba基因具有相同的编码序列,因此在随后的分析中只使用了一个基因。gydF4y2Ba

鉴定完整的开放阅读框(ORF)和外显子-内含子的分布gydF4y2Ba佩妮激光冲徊化gydF4y2Ba,我们设计了基因特异性引物(附加文件gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)扩增基因的全长编码序列(CDS)及其基因组DNA (gDNA)序列gydF4y2BaPhLSHgydF4y2Bas来自W115gydF4y2Ba.gydF4y2Ba最后,都是矮牵牛花gydF4y2Ba激光冲徊化gydF4y2Ba基因被分离出来并经测序确认(表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba).gydF4y2Ba

表1gydF4y2Ba激光冲徊化gydF4y2Ba基因在gydF4y2Bap .矮牵牛gydF4y2Ba“W115”(米切尔二倍体)gydF4y2Ba

序列特征gydF4y2Ba佩妮羊年gydF4y2Ba基因gydF4y2Ba

序列分析表明,基因长度gydF4y2Ba佩妮激光冲徊化gydF4y2Ba由483 bp (gydF4y2BaPaLSH2gydF4y2Ba)至1126 bp (gydF4y2BaPaLSH1gydF4y2Ba)gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba), 483 bp (gydF4y2BaPiLSH2gydF4y2Ba)至1180 bp (gydF4y2BaPiLSH1gydF4y2Ba)gydF4y2Bap . inflatagydF4y2Ba(附加文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)及483 bp (gydF4y2BaPhLSH2gydF4y2Ba)至1112 bp (gydF4y2BaPhLSH1gydF4y2Ba)gydF4y2Bap .矮牵牛gydF4y2Ba(表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba).CDS长度gydF4y2BaPhLSHsgydF4y2Ba由483 bp (gydF4y2BaPhLSH2gydF4y2Ba)至696 bp (gydF4y2BaPhLSH5gydF4y2Ba),对应的PhLSH蛋白长度为160 ~ 231 aa(表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba).外显子-内含子分析表明gydF4y2BaPhLSH1gydF4y2Ba,gydF4y2BaPhLSH3agydF4y2Ba,gydF4y2BaPhLSH5gydF4y2Ba有两个外显子和一个内含子,而其他8个基因只有一个外显子,没有内含子(图2)。gydF4y2Ba1gydF4y2BaC),与的基因组数据预测的结果一致gydF4y2BaPiLSHsgydF4y2Ba而且gydF4y2BaPaLSHsgydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba1gydF4y2Baa、b)。gydF4y2Ba

图1gydF4y2Ba
图1gydF4y2Ba

基因结构gydF4y2BaPaLSHsgydF4y2Ba(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba),gydF4y2BaPiLSHsgydF4y2Ba(gydF4y2BabgydF4y2Ba),gydF4y2BaPhLSHsgydF4y2Ba(gydF4y2BacgydF4y2Ba).黑色块表示外显子,灰色细线表示内含子。内含子相分别用0、1、2表示gydF4y2Ba

PhLSH蛋白的系统发育分析gydF4y2Ba

之间的系统发育关系gydF4y2BaPhLSHsgydF4y2Ba以及其他物种的同源基因将有助于揭示矮牵牛ALOG家族的进化和基因功能。因此,我们构建了一个最大似然(ML)系统发育树,从被子植物不同分支的代表性物种中鉴定出ALOG蛋白(补充文件)gydF4y2Ba4gydF4y2Ba).结果,ALOG蛋白被分为5个分支:分支I (OsG1-like)包括仅来自单子叶的蛋白,分支II (OsG1L1/2-like)包括来自单子叶的蛋白gydF4y2BaAmborella trichopoda,gydF4y2Ba葡萄、番茄和矮牵牛的进化枝III和IV(分别为AtLSH1/2/3/4-like和AtLSH5/6-like)包括几乎所有物种的蛋白质,而进化枝V (AtLSH7/8/9/10-like)只包括来自球茎科植物的蛋白质(图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba).佩妮的gydF4y2Ba激光冲徊化gydF4y2Ba基因分布在进化枝II-V,可分为8个类群:第一类群(G1)包括gydF4y2BaPhLSH2gydF4y2Ba;第二组(G2)包括gydF4y2BaPhLSH1gydF4y2Ba;第三组(G3)包含gydF4y2BaPhLSH3agydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH3bgydF4y2Ba;第4组(G4)包含gydF4y2BaPhLSH4gydF4y2Ba;第5组(G5)包含gydF4y2BaPhLSH5gydF4y2Ba;第6组(G6)包含gydF4y2BaPhLSH7agydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH7bgydF4y2Ba;七国集团(G7)包含gydF4y2BaPhLSH10agydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH10bgydF4y2Ba,以及八国集团(G8)gydF4y2BaPhLSH10cgydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba).函数的冗余性和发散性gydF4y2Ba激光冲徊化gydF4y2Ba这种分类可以反映基因家族。谱系特异性复制可以从这个系统发育树显示。在植物中,某些复制gydF4y2Ba激光冲徊化gydF4y2Ba基因似乎很晚才出现。例如,在单子叶和双子叶分离后,出现了V组和VI组基因的重复。gydF4y2Ba

图2gydF4y2Ba
figure2gydF4y2Ba

不同物种ALOG蛋白的系统发育树。基于73个蛋白质序列的保守的ALOG结构域(130 aa)进行系统发育分析。物种缩写如下。Ph值:gydF4y2Ba佩妮矮牵牛gydF4y2Ba;:gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba;操作系统:gydF4y2Ba栽培稻gydF4y2Ba;昕薇:gydF4y2Ba葡萄gydF4y2Ba;Amtr:gydF4y2BaAmborella trichopodagydF4y2Ba;Phap:gydF4y2Ba蝴蝶兰属阿佛洛狄忒gydF4y2Ba;Nenu:gydF4y2Ba莲属椰子gydF4y2Ba;Aqco:gydF4y2Ba耧斗菜coeruleagydF4y2Ba和我还:gydF4y2Ba茄属植物lycopersicumgydF4y2Ba.该树在MEGA 6.0中使用最大似然(ML)方法生成,自举重复1000次。树外的字母表示已定义的组gydF4y2Ba

的起源gydF4y2BaPhLSHgydF4y2Ba基因gydF4y2Ba

基于CDS的多序列比对gydF4y2Ba激光冲徊化gydF4y2Ba在W115和4gydF4y2Ba佩妮gydF4y2Ba野生物种(gydF4y2Bap . integrifoliagydF4y2Ba,gydF4y2Bap . exsertagydF4y2Ba,gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba而且gydF4y2Bap . inflatagydF4y2Ba)被用来确定的来源gydF4y2BaPhLSHgydF4y2Ba基因,即哪个物种是供体gydF4y2BaPhLSHgydF4y2Ba基因。11个中只有10个gydF4y2Ba激光冲徊化gydF4y2Ba的转录组Shotgun Assembly (TSA)数据库中可以识别出基因gydF4y2Bap . integrifoliagydF4y2Ba而且gydF4y2Bap . exsertagydF4y2Ba(附加文件gydF4y2Ba5gydF4y2Ba) [gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba,gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba].的正交线gydF4y2BaPhLSH2gydF4y2Ba都不被认可gydF4y2Bap . integrifoliagydF4y2Ba而且gydF4y2Bap . exsertagydF4y2Ba所以不包括在后续的分析中。用所有已鉴定的CDS构建系统发育关系gydF4y2Ba佩妮激光冲徊化gydF4y2Ba基因显示11个中有9个gydF4y2BaPhLSHgydF4y2Ba基因,包括gydF4y2BaPhLSH1, PhLSH2, PhLSH3b, PhLSH4, PhLSH7a, PhLSH7b, PhLSH10b, PhLSH10bgydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH10c,gydF4y2Ba与同源基因分组gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba),暗示gydF4y2BaPhLSHgydF4y2Ba基因可能主要起源于gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba.这些编码序列的进一步对齐和比较gydF4y2Ba激光冲徊化gydF4y2Ba基因表明11个中有5个gydF4y2BaPhLSHsgydF4y2Ba(gydF4y2BaPhLSH4, PhLSH7a, PhLSH7b, PhLSH10a, PhLSH10cgydF4y2Ba)与它们的同源同源相同gydF4y2BaPaLSHsgydF4y2Ba(附加文件gydF4y2Ba6gydF4y2Ba);此外,gydF4y2BaPhLSH4, PhLSH7a, PhLSH7bgydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH10cgydF4y2Ba至少有一个核苷酸是不同的gydF4y2BaPiLSHsgydF4y2Ba,gydF4y2BaPintLSHsgydF4y2Ba而且gydF4y2BaPeLSHsgydF4y2Ba确认它们来自gydF4y2Bap . axillaris。gydF4y2BacdgydF4y2BaPhLSH10agydF4y2Ba和的一样吗gydF4y2BaPiLSH10agydF4y2Ba,gydF4y2BaPintLSH10a,gydF4y2Ba而且gydF4y2BaPeLSH10a,gydF4y2Ba但其3'UTR序列与的相同gydF4y2BaPaLSH10agydF4y2Ba不同于gydF4y2BaPeLSH10agydF4y2Ba而且gydF4y2BaPintLSH10agydF4y2Ba(数据未显示),表明gydF4y2BaPhLSH10agydF4y2Ba也来自于gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba.的编码序列gydF4y2BaPhLSH1gydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH10bgydF4y2Ba只包含一个核苷酸的差异相比gydF4y2BaPaLSH1gydF4y2Ba而且gydF4y2BaPaLSH10bgydF4y2Ba但与其他三个物种的同源物相比至少有四个核苷酸的差异,这表明gydF4y2BaPhLSH1gydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH10bgydF4y2Ba也可能起源于gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba.的序列gydF4y2BaPhLSH3agydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH5gydF4y2Ba在所有四个物种中显示出实质性的差异,但与直系同源的相似性更大gydF4y2Bap . exsertagydF4y2Ba,表明它们可能起源于gydF4y2Bap . exserta。gydF4y2Ba

图3gydF4y2Ba
图3gydF4y2Ba

矮牵牛CDS的系统发育树gydF4y2Ba激光冲徊化gydF4y2Ba.gydF4y2BaPh值gydF4y2Ba,gydF4y2Bap .矮牵牛gydF4y2Ba;gydF4y2Ba巴勒斯坦权力机构gydF4y2Ba,gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba;gydF4y2BaπgydF4y2Ba,gydF4y2Bap . inflatagydF4y2Ba;gydF4y2Ba一品脱的量gydF4y2Ba,gydF4y2Bap . integrifoliagydF4y2Ba;而且gydF4y2Ba体育gydF4y2Ba,gydF4y2Bap . exsertagydF4y2Ba.采用基于GTR + G + I模型的最大似然方法,在MEGA 6.0上构建了1000个自举重复的树。在不到50%的自举复制中复制的分区对应的分支将被折叠gydF4y2Ba

phlsh的ALOG域和基序gydF4y2Ba

为了研究矮牵牛ALOG成员的序列保守性和差异性,我们对11个PhLSH蛋白进行了多次序列比对,并在其中鉴定出保守基序。结果表明,所有PhLSH蛋白在中间区域都含有一个保守的ALOG结构域,该结构域由四个带有锌带插入的螺旋和一个核定位信号(NLS)序列组成(图2)。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba),然而,N端和c端序列的相似性非常低(附加文件gydF4y2Ba7gydF4y2Ba),这与先前有关其他物种的报告一致[gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba,gydF4y2Ba31gydF4y2Ba,gydF4y2Ba32gydF4y2Ba].Motif分析显示PhLSH蛋白中共存在20个Motif,每个蛋白的Motif数量在5 ~ 8个之间(图2)。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,附加文件gydF4y2Ba8gydF4y2Ba).motif 1-4构成了ALOG结构域,存在于所有phlsh中,而其他motif显示出群体或成员特定的分布。例如motif 9只出现在Group 3和Group 4蛋白PhLSH3a/3b/4中;基序5-7和10只存在于6族蛋白PhLSH7a/7b中;基序8、11、14和16特异性于第7组蛋白PhLSH10a和PhLSH10b。gydF4y2Ba

图4gydF4y2Ba
装具gydF4y2Ba

ALOG域的特征。11个PhLSH蛋白,13个SlyLSH蛋白,10个AtLSH蛋白和10个osg1样蛋白高度保守的ALOG结构域(130 aa)的多重对齐。保守的ALOG结构域包括锌带插入结构和NLS。序列以75%的一致性为基础进行着色。绝对保守残基用浅紫色表示gydF4y2Ba

图5gydF4y2Ba
figure5gydF4y2Ba

模因预测PhLSH蛋白中的基序gydF4y2Ba

空间表达gydF4y2BaPhLSHsgydF4y2Ba

表达分析gydF4y2BaPhLSHsgydF4y2BaqPCR检测显示,在不同器官中gydF4y2BaPhLSHgydF4y2Ba基因在不同组织中的表达模式不同(图;gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,附加文件gydF4y2Ba9gydF4y2Ba).其中,最具体的表达是属于第6组的成员,gydF4y2BaPhLSH7agydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH7bgydF4y2Ba,两者均仅在根和果实中显著表达,而gydF4y2BaPhLSH7bgydF4y2Ba比的高很多(大约100倍)gydF4y2BaPhLSH7agydF4y2Ba.相比之下,gydF4y2BaPhLSH4gydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH5gydF4y2Ba在大多数组织中表达更普遍,在茎中表达最高。不同于gydF4y2BaPhLSH4gydF4y2Ba,但在果实中不表达,在子叶和根中表达较低,gydF4y2BaPhLSH5gydF4y2Ba在果实中表达量低,在子叶和根中表达量较高。gydF4y2BaPhLSH3agydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH3bgydF4y2Ba属于同一组,但有不同的表达谱。gydF4y2BaPhLSH3agydF4y2Ba在腋芽中表达量最高,其次是花序gydF4y2BaPhLSH3bgydF4y2Ba在花序中表达量最高的其次是花蕾,那表达量的多少呢gydF4y2BaPhLSH3bgydF4y2Ba比的高得多gydF4y2BaPhLSH3agydF4y2Ba.同样,第七组成员的表达模式(gydF4y2BaPhLSH10agydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH10bgydF4y2Ba)是不同的。gydF4y2BaPhLSH10agydF4y2Ba主要在腋芽中表达,其次是茎,而gydF4y2BaPhLSH10bgydF4y2Ba主要在根、茎、苗、果中表达。gydF4y2BaPhLSH10cgydF4y2Ba,一个接近的平行线gydF4y2BaPhLSH10a / 10 bgydF4y2Ba,仅在根中显著表达。gydF4y2BaPhLSH1gydF4y2Ba在所有生殖器官中表达量极低,但在营养器官中表达量较高(叶除外)。gydF4y2BaPhLSH2gydF4y2Ba是与其他基因相比表达水平最低的成员,主要表达在花序和幼花蕾中。gydF4y2Ba

图6gydF4y2Ba
figure6gydF4y2Ba

表达分析gydF4y2BaPhLSHsgydF4y2BaqPCR。有限公司,子叶;年代,幼苗;R,根源;圣,茎;Lv,树叶;Br,苞片;斧,腋芽;我,花序;Fb1-3花蕾(分别为0.1、0.5、6cm); O, ovaries; F, fruits, and Sd, seeds.PhEF1αgydF4y2Ba作为转录水平的内参基因。对每个组织进行3个生物重复,用2gydF4y2Ba−ΔΔCTgydF4y2Ba方法。的表达式gydF4y2BaPhLSH1gydF4y2Ba用in Co作校准器gydF4y2Ba

PhLSH7a和PhLSH7b在拟南芥中的功能gydF4y2Ba

表达的gydF4y2BaPhLSH7agydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH7bgydF4y2Ba在gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba表明这两种基因对转基因植物的营养生长和生殖生长都有显著影响。有显著的表型变化gydF4y2BaPhLSH7a / 7 bgydF4y2Ba-过表达线,包括小圆叶(图;gydF4y2Ba7gydF4y2Baa, c, d),晚花期(图;gydF4y2Ba7gydF4y2Bad),以及畸形的花,如不正常的花瓣和暴露的雌蕊从未开放的花(图。gydF4y2Ba7gydF4y2Bab, e, f)。特别是表现型强(gydF4y2Ba35 s: PhLSH7a-1gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba35 s: PhLSH7b-2gydF4y2Ba)通过自花授粉(图;gydF4y2Ba7gydF4y2Bac, g).然而,当用野生型植物作为花粉供体与之杂交时gydF4y2Ba35 s: PhLSH7b-2gydF4y2Ba结果表明,转基因植株的雄性和雌性育性均显著降低,且不育性较低gydF4y2Ba35 s: PhLSH7b-2gydF4y2Ba线可能主要是由于花粉不育。不幸的是,我们未能从gydF4y2Ba35 s: PhLSH7a-1gydF4y2Ba即使用野生型花粉授粉。其他gydF4y2Ba35 s: PhLSH7agydF4y2Ba表型较弱的转基因株系仍然显示出小而圆的叶片(图。gydF4y2Ba7gydF4y2Baa).此外,的后代gydF4y2Ba35 s: PhLSH7b-2gydF4y2Ba与野生型和其他转基因株系相比,开花时间较晚。RT-PCR和qPCR结果显示,表型变化主要与外源转基因基因的表达量有关,而与内源基因的表达量无关(图2)。gydF4y2Ba8gydF4y2Ba;额外的文件gydF4y2Ba10gydF4y2Ba).gydF4y2Ba

图7gydF4y2Ba
figure7gydF4y2Ba

表型gydF4y2Ba35 s: PhLSH7agydF4y2Ba而且gydF4y2Ba35 s: PhLSH7bgydF4y2Ba转基因gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba植物。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba的gydF4y2Ba35 s: PhLSH7a-11gydF4y2Ba与野生型(左)相比,转基因植物(右)的叶子又小又圆。gydF4y2BabgydF4y2Ba野生型花(wt,左)和gydF4y2Ba35 s: PhLSH7a-1gydF4y2Ba(右)显示畸形的花朵gydF4y2Ba35 s: PhLSH7agydF4y2Ba移去一个花瓣和一个萼片的转基因植物。gydF4y2BacgydF4y2Ba的gydF4y2Ba35 s: PhLSH7a-1gydF4y2Ba相比wt(右),转基因植物(左)的叶子又小又圆。左上方的图片是小而圆的叶子的特写。gydF4y2BadgydF4y2Ba的gydF4y2Ba35 s: PhLSH7bgydF4y2Ba转基因植物(gydF4y2Ba35 s: PhLSH7b-2gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba35 s: PhLSH7b-3gydF4y2Ba)显示与wt(左)相比的小圆叶,和gydF4y2Ba35 s: PhLSH7b-2gydF4y2Ba(右)与wt(左)相比开花较晚gydF4y2Ba35 s: PhLSH7b-3gydF4y2Ba(中间)。gydF4y2BaegydF4y2Ba的花gydF4y2Ba35 s: PhLSH7b-3gydF4y2Ba展示一朵未开放的花的畸形花,花瓣异常,雌蕊外露。左上角的图片是变形花朵的特写。gydF4y2BafgydF4y2Bawt的花(左)和gydF4y2Ba35 s: PhLSH7b-2gydF4y2Ba(右)显示畸形的花朵gydF4y2Ba35 s: PhLSH7bgydF4y2Ba移去一个花瓣和一个萼片的转基因植物。gydF4y2BaggydF4y2Ba的果实gydF4y2Ba35 s: PhLSH7b-2gydF4y2Ba(右)与wt(左)相比显示不育表型。棒材:10mm (a, c, d, e和g), 0.5 mm (b和f)gydF4y2Ba

图8gydF4y2Ba
figure8gydF4y2Ba

转基因表型及RT-PCR分析gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba植物。gydF4y2Ba一个gydF4y2Bawt和转基因株系莲座叶(RL)的比较表明gydF4y2Ba35 s: PhLSH7b-2gydF4y2Ba含有更多的莲座叶比其他。字母表示统计差异的结果。gydF4y2BabgydF4y2Ba野生型和转基因株系的开花时间比较表明gydF4y2Ba35 s: PhLSH7b-2gydF4y2Ba开花比别人晚。字母表示统计差异的结果。gydF4y2Bac, dgydF4y2BaqPCR分析显示转基因基因在wt和转基因中的表达量gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba行。gydF4y2Ba35 s: PhLSH7a-11gydF4y2Ba有比其他更高的表达水平吗gydF4y2Ba35 s: PhLSH7agydF4y2Ba行(c);gydF4y2Ba35 s: PhLSH7b-2gydF4y2Ba有比其他更高的表达水平吗gydF4y2Ba35 s: PhLSH7bgydF4y2Ba(d).表型变化与转基因的表达水平有很大关系(图4)。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)gydF4y2Ba.e, fgydF4y2Ba半定量RT-PCR分析显示转基因基因在wt和转基因中的表达水平gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba与qPCR结果一致。两种内源性基因没有任何干扰,gydF4y2BaAtLSH7/8gydF4y2Ba(gydF4y2BaAtLSH8gydF4y2Ba无法检测,故不显示其半定量结果)gydF4y2Ba

讨论gydF4y2Ba

的进化gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba基因家族gydF4y2Ba

ALOG家族在植物形态发生和器官发育中起着重要作用。有人认为ALOG结构域源于一类新的dirs -1样逆转录子的XerC/ d样重组酶,可能是在链状植物进化过程中获得的[gydF4y2Ba10gydF4y2Ba].根据最近的研究,ALOG结构域的进化主要由谱系特异性复制所主导,这些扩展似乎发生在单子叶和双子叶谱系分离之后[gydF4y2Ba10gydF4y2Ba,gydF4y2Ba31gydF4y2Ba].然而,ALOG家族在植物多样化上的进化史在很大程度上仍然不清楚。最近,肖等人。gydF4y2Ba31gydF4y2Ba]与陆生植物、单子叶植物和真子叶植物的基因进行了全面的系统发育分析,结果表明,不同植物谱系的ALOG基因独立聚类。在草系中,有三个进化支:gydF4y2BaGrassALOG1gydF4y2Ba其中包括大米gydF4y2BaG1gydF4y2Ba(gydF4y2BaOsG1gydF4y2Ba),gydF4y2BaOsG1L1/2gydF4y2Ba,gydF4y2BaGrassALOG2gydF4y2Ba包括gydF4y2BaOsG1L3/4/5gydF4y2Ba,gydF4y2BaGrassALOG3gydF4y2Ba包括gydF4y2BaOsG1L6/7/8/9gydF4y2Ba;而gydF4y2Ba羊年gydF4y2Baeudiicot谱系的基因进一步分为四个分支:gydF4y2BaeuALOG1gydF4y2Ba(gydF4y2BaAtLSH1/2/3/4gydF4y2Ba),gydF4y2BaeuALOG2gydF4y2Ba(没有gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba基因),gydF4y2BaeuALOG3gydF4y2Ba(gydF4y2BaAtLSH7/8/9/10gydF4y2Ba),gydF4y2BaeuALOG4gydF4y2Ba(gydF4y2BaAtLSH5/6gydF4y2Ba).在系统发育分析中,我们用来自9个不同进化分支的代表性物种的73个蛋白的ALOG结构域构建了一棵无根树。结果表明,这些蛋白可分为5个分支(图2)。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba),这与Iyer和Aravind的报告结果相似[gydF4y2Ba10gydF4y2Ba]但与肖等人的结果不同。[gydF4y2Ba31gydF4y2Ba].对7种植物进行系统发育分析,其中包括一种基础陆生植物(gydF4y2BaPhyscomitrella金属盘gydF4y2Ba),两首诗(gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba杨树trichocarpagydF4y2Ba)和四种草将ALOG蛋白分为六个不同的簇[gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba:集群A、集群B、集群C为gydF4y2BaPhyscomitrellagydF4y2Ba单基因特异性,分别包括OsG1L1/2、OsG1和OsG1L3/4/5/6;聚类D和F是eudicot特异性的,分别包括AtLSH7/8/9/10和AtLSH1/2/3/4;簇E包含草类(OsG1L7/8/9/10)和杜鹃花(AtLSH5/6)的蛋白质。这些结果表明,ALOG蛋白的进化史似乎是复杂的,我们需要更多的序列和研究来阐明它。gydF4y2Ba

根据我们的系统进化树,矮牵牛gydF4y2Ba激光冲徊化gydF4y2Ba基因可分为4个进化支,共8个类群。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba):第一组包含gydF4y2BaPhLSH2gydF4y2Ba和基被子植物,单子叶植物和核心被子植物的同源物,但不是gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba和基底胚珠;第二组包含gydF4y2BaPhLSH1gydF4y2Ba和直方线gydF4y2Bap .阿佛洛狄忒gydF4y2Ba和核心格言;第三组包含gydF4y2BaPhLSH3a / 3 bgydF4y2Ba的正交正交gydF4y2Bap .阿佛洛狄忒gydF4y2Ba和核心格言;第4组包含gydF4y2BaPhLSH4gydF4y2Ba和eudiicots的正交;第五组包含gydF4y2BaPhLSH5gydF4y2Ba和所有其他物种的同源体除了gydF4y2Ba答:coeruleagydF4y2Ba;第6组包含gydF4y2BaPhLSH7a / 7 bgydF4y2Ba和其他核心真理学的正交;第七组包括gydF4y2BaPhLSH10a / 10 bgydF4y2Ba和其他所有圣典的同源词除了gydF4y2Ban .椰子gydF4y2Ba;第八组包括gydF4y2BaPhLSH10cgydF4y2Ba和其他所有圣典的同源词除了gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba.这一结果与分类一致gydF4y2Ba激光冲徊化gydF4y2Ba十字花科植物的基因[gydF4y2Ba30gydF4y2Ba表明在被子植物的进化过程中,ALOG家族经历了多次独立的复制和/或丢失事件。此外,物种特有的晚期扩张gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba茄科的基因可以从系统发育树中找到,如gydF4y2BaPhLSH7a / 7 bgydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH10a / 10 bgydF4y2Ba基因对。在gydF4y2Bap . inflatagydF4y2Ba,我们找到了三个gydF4y2BaPhLSH5gydF4y2Ba具有完全相同编码序列的正交正交(附加文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba),这也可能来自于该物种最近的复制。gydF4y2Ba

矮牵牛中ALOG蛋白的表达及功能gydF4y2Ba

的功能gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba基因只对少数成员有效gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba、米饭和西红柿。一般认为基因的功能与其表达特征密切相关。因此,我们研究了矮牵牛的空间表达谱gydF4y2Ba激光冲徊化gydF4y2Ba.因此,gydF4y2BaPhLSHgydF4y2Ba基因表现出不同组织特异性的不同表达模式(图;gydF4y2Ba6gydF4y2Ba),这表明它们在调节这些器官的发育方面可能具有不同的功能。gydF4y2Ba

PhLSH1gydF4y2Ba被证明是正交的gydF4y2Ba拟南芥AtLSH1gydF4y2Ba/gydF4y2Ba2gydF4y2Ba基因(图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba).在gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba,gydF4y2BaAtLSH1gydF4y2Ba在子叶、下胚轴、梢尖和根(尤其是侧根原基)中均有表达,在功能上依赖光敏色素介导幼苗发育的光调节[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba].类似于gydF4y2BaAtLSH1gydF4y2Ba,gydF4y2BaPhLSH1gydF4y2Ba主要在幼苗、子叶、根、茎、腋芽等营养器官中表达。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba),暗示它的功能可能与gydF4y2BaAtLSH1gydF4y2Ba.不同于在的情况gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba,其中包含两个非常接近的平行线gydF4y2BaAtLSH1gydF4y2Ba而且gydF4y2BaAtLSH2gydF4y2Ba这可能导致功能冗余,矮牵牛在这一组中只含有一个基因,因此功能表征gydF4y2BaPhLSH1gydF4y2Ba会更容易。gydF4y2BaPhLSH2gydF4y2Ba没有骨科医生吗gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba或者功能已知的群体成员,它在所有组织中的表达水平都非常低gydF4y2BaPhLSHgydF4y2Ba基因,所以它的功能保持难以捉摸。这可能是由于“不”这一事实的低表达gydF4y2BaPhLSH2gydF4y2Ba在gydF4y2Bap . integrifoliagydF4y2Ba而且gydF4y2Bap . exsertagydF4y2Ba.gydF4y2Ba

PhLSH3a / 3 bgydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH4gydF4y2Ba的正交线是gydF4y2BaAtLSH3gydF4y2Ba而且gydF4y2BaAtLSH4gydF4y2Ba,分别。在同一支系中,它还包括水稻gydF4y2BaTAW1gydF4y2Ba和番茄gydF4y2BaTMFgydF4y2Ba,两个功能特征基因。gydF4y2BaAtLSH3gydF4y2Ba而且gydF4y2BaAtLSH4gydF4y2Ba均表达于子叶、叶、花器官等多种侧部器官的边界细胞中,可抑制边界区域的器官分化[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba15gydF4y2Ba].相比之下,矮牵牛gydF4y2BaPhLSH3a / 3 bgydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH4gydF4y2Ba显示不同的表达模式,其中gydF4y2BaPhLSH3agydF4y2Ba主要在腋芽中表达,然后是花序,gydF4y2BaPhLSH3agydF4y2Ba主要在花序和gydF4y2BaPhLSH4gydF4y2Ba主要在茎(图;gydF4y2Ba6gydF4y2Ba),暗示矮牵牛gydF4y2BaPhLSH3a / 3 b / 4gydF4y2Ba基因的功能可能与它们的同源基因不同gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba.gydF4y2BaTMFgydF4y2Ba的同源基因gydF4y2BaPhLSH4gydF4y2Ba在番茄中,主要表达在茎尖,在营养期的初级茎分生组织(PSM)和合生分生组织(SYM)中表达量较高,在生殖过渡分生组织中表达量略低,在花分生组织(FM)、合生花序分生组织(SIM)和幼叶中表达量较低[gydF4y2Ba8gydF4y2Ba].gydF4y2BaTMFgydF4y2Ba同步开花过渡和花形成的时间gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba激活,在决定简单花序与复杂花序的过程中起着关键作用。类似于gydF4y2BaTMFgydF4y2Ba、大米gydF4y2BaTAW1gydF4y2Ba基因也主要表达在茎尖分生组织(SAM)、腋生分生组织、初级花序分生组织(IM)和分枝分生组织(BM)等分生组织中,通过抑制分生组织的相转变来调控花序结构[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba].矮牵牛是单花花序,而不是多花花序,因此了解矮牵牛的功能是非常令人好奇的gydF4y2BaPhLSH3a / 3 bgydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH4gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

PhLSH5gydF4y2Ba是IV支系的一员,包含大部分物种的基因,包括基被子植物、单子叶植物、基胚囊植物和核心胚囊植物。在这个群体中没有一个成员被功能特征化,但是,几乎无处不在的表达模式gydF4y2BaPhLSH5gydF4y2Ba其在植物中的广泛分布意味着它可能在植物的营养和生殖发育中发挥着重要的、多重的作用。gydF4y2BaPhLSH7agydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH7bgydF4y2Ba的两个协正交正交gydF4y2Ba拟南芥AtLSH7/8gydF4y2Ba基因表现出类似的组织特异性表达模式,主要在年轻果实中表达,这表明它们可能在果实发育中发挥作用。据此,过度表达gydF4y2BaPhLSH7agydF4y2Ba或gydF4y2BaPhLSH7bgydF4y2Ba在gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba对转基因植物的育性和果实发育有很强的影响。的gydF4y2Ba35 s: PhLSH7agydF4y2Ba而且gydF4y2Ba35 s: PhLSH7bgydF4y2Ba转基因gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba植物在营养生长过程中也表现出类似的表型变化,如小而圆的叶子[图]。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba].高度相似的表达模式和蛋白功能gydF4y2BaPhLSH7agydF4y2Ba/gydF4y2Ba7 bgydF4y2Ba基因对表明它们可能具有冗余功能。gydF4y2BaPhLSH10agydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSH10bgydF4y2Ba与含有相同基序的蛋白序列具有高同源性的同组(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba),但表达模式不同(图;gydF4y2Ba6gydF4y2Ba),这表明它们可能是功能不同的基因。gydF4y2BaPhLSH10cgydF4y2Ba该基因在根系中的显性表达可能参与调控根系发育[图]。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

在这项研究中,gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba家族基因(gydF4y2Ba激光冲徊化gydF4y2Ba)是从四个野生动物中鉴定出来的gydF4y2Ba佩妮gydF4y2Ba在基因组或转录组尺度上,对矮牵牛杂交系W115进行了研究。通过对基因结构、系统发育关系、表达模式和功能的分析,得出结论gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba矮牵牛科具有复杂的进化史和多样的表达模式和功能gydF4y2BaPhLSH7a / 7 bgydF4y2Ba基因在植物发育,特别是果实发育中起着重要作用。这项工作为进一步阐明植物的生物学功能提供了重要的基础gydF4y2Ba激光冲徊化gydF4y2Ba矮牵牛的基因。gydF4y2Ba

方法gydF4y2Ba

种植材料和生长条件gydF4y2Ba

佩妮矮牵牛gydF4y2Ba行W115 (MD)和gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba(Col-0)为本研究的植物材料,种子来自荷兰vu大学分子细胞生物学系(Ronald Koes教授赠送)。盆栽材料在光强为170 μmol·m、光强为16 h /8 h的温室条件下生长gydF4y2Ba−2gydF4y2Ba·年代gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba,湿度75%,温度22-25℃。gydF4y2Ba

的识别gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba矮牵牛属的基因gydF4y2Ba

蛋白质序列gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba和大米gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba基因从NCBI下载。序列数据gydF4y2Bap . inflatagydF4y2Ba而且gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba检索自Sol基因组网络(gydF4y2Bahttps://solgenomics.net/gydF4y2Ba) [gydF4y2Ba26gydF4y2Ba].采用两种方法鉴定矮牵牛的ALOG家族基因。首先,在gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba以水稻为查询对象,检索水稻基因组和转录组数据集gydF4y2Bap . inflatagydF4y2Ba而且gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba,gydF4y2Ba27gydF4y2Ba,gydF4y2Ba33gydF4y2Ba使用默认参数的tBLASTx(翻译的核苷酸到翻译的核苷酸)程序。其次,从Pfam数据库中获得的DUF640结构域(PF04852)的HMM配置文件用于搜索注释矮牵牛蛋白质组。所获得的序列被合并以去除冗余,并在NCBI CD搜索中检查ALOG域的存在(gydF4y2Bahttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgigydF4y2Ba).gydF4y2Ba

的gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba基因gydF4y2Bap . integrifoliagydF4y2Ba,gydF4y2Bap . exsertagydF4y2Ba而且gydF4y2Bap .矮牵牛gydF4y2Ba通过BLAST搜索NCBI的转录组数据库[gydF4y2Ba27gydF4y2Ba,gydF4y2Ba34gydF4y2Ba]使用所获得的核苷酸序列gydF4y2Bap . inflatagydF4y2Ba而且gydF4y2BaP. axillaris ALOGgydF4y2Ba作为查询的基因。gydF4y2Ba

克隆gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba矮牵牛W115的基因gydF4y2Ba

进一步确认所鉴定的基因、基因组DNA的全长度序列和完整的CDSgydF4y2Bap .矮牵牛gydF4y2Ba行W115gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba使用基因特异性引物扩增基因。将不同组织混合,用RNA纯总RNA试剂盒(Aidlab, China)提取总RNA。取2 μg RNA,使用cDNA synthesis Kit (Takara, Japan)、Oligo dT Primer和Random 6 mers进行cDNA合成。2 × High-Fidelity Master Mix DNA聚合酶(Tsingke, China) PCR体系中加入cDNA稀释2 μl(1:20)。PCR产物经Axyprep DNA Gel Extraction Kit (Axygen, USA)纯化,克隆至pMD18-T (Takara, Japan),热休克后导入gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2BaDH5α。对于每个基因,选择3个阳性克隆进行测序(8月,中国)。gydF4y2Ba

多序列比对和系统发育分析gydF4y2Ba

Mega 6.0 [gydF4y2Ba35gydF4y2Ba]用来比对矮牵牛的CDS和蛋白质序列gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba基因与ClustalW程序。来找出进化的场景gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba9个具有代表性的被子植物分支的ALOG蛋白序列,包括gydF4y2BaAmborella trichopodagydF4y2Ba作为基部被子植物,两种单子叶植物(gydF4y2Ba蝴蝶兰属阿佛洛狄忒gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba栽培稻gydF4y2Ba)、两个基本连珠(gydF4y2Ba莲属椰子gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba耧斗菜coeruleagydF4y2Ba),以及四个核心字句(gydF4y2Bap .矮牵牛gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba茄属植物lycopersicumgydF4y2Ba来自小行星;gydF4y2Ba葡萄gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba来自rosids),用于系统发育分析。除本研究克隆的11个矮牵牛基因外(表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)和20个先前发现的gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba基因在gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]和米[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba],从中鉴定出4个ALOG蛋白gydF4y2Ba答:trichopodagydF4y2Ba而且gydF4y2Ba答:coeruleagydF4y2Ba,分别为6gydF4y2Ban .椰子gydF4y2Ba, 7 fromgydF4y2Bap .阿佛洛狄忒gydF4y2Ba, 8 fromgydF4y2Ba诉酿酒用葡萄gydF4y2Ba, 13个来自gydF4y2Ba美国lycopersicumgydF4y2Ba基于他们的基因组数据库(附加文件gydF4y2Ba4gydF4y2Ba).利用MEGA 6.0的MUSCLE程序对这些蛋白序列进行多次比对[gydF4y2Ba35gydF4y2Ba],利用保守的ALOG结构域(约130 aa),采用JTT + G模型的最大似然(Maximum Likelihood, ML)方法构建系统发育树,并进行1000次重复自举。BIC得分最低的JTT + G模型被认为是MEGA6模型选择的最佳模型。的系统发育树gydF4y2Ba激光冲徊化gydF4y2Ba五个基因gydF4y2Ba佩妮gydF4y2Ba采用ML法构建全长编码序列,GTR + G + I模型为最佳模型,自举重复1000次。gydF4y2Ba

基因结构与基序分析gydF4y2Ba

外显子-内含子的分布gydF4y2BaPaLSHs, PiLSHsgydF4y2Ba而且gydF4y2BaPhLSHsgydF4y2Ba基因分析使用基因结构显示服务器2.0 (gydF4y2Bahttp://gsds.cbi.pku.edu.cn/gydF4y2Ba) [gydF4y2Ba36gydF4y2Ba].NCBI中的CDD被用来识别保守域gydF4y2BaPhLSHgydF4y2Ba具有默认参数的蛋白质[gydF4y2Ba37gydF4y2Ba].PhLSH蛋白的基序由模因4.12.0 (gydF4y2Bahttp://meme-suite.org/tools/memegydF4y2Ba),参数设置如下:最小motif宽度= 6,最大motif宽度= 50,最大motif数量= 20 [gydF4y2Ba38gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

定量rt - pcrgydF4y2Ba

采集W115矮牵牛的发芽种子(培养皿中播种3 d)、子叶(培养皿中播种7 d)、5-euphylla幼苗;根、茎、叶和腋芽(从开花植物中采集);苞片、花序、花蕾(0.1厘米、0.5厘米和6厘米)、子房(未授粉)和幼果(授粉后5天)。所有样品立即保存在液氮中,并保存在−80°C的冰箱中,直到使用为止。gydF4y2Ba

采用报道方法进行RNA提取和实时定量PCR (qPCR) [gydF4y2Ba39gydF4y2Ba].gydF4y2BaPhEF1αgydF4y2Ba作为内参基因[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba].取3个生物重复,计算平均值±标准差(标准差)gydF4y2Ba−ΔΔCTgydF4y2Ba方法(gydF4y2Ba41gydF4y2Ba].的表达式gydF4y2BaPhLSH1gydF4y2Ba用in Co作校准器。采用Primer5.0设计引物,产物尺寸为150-250 bp。采用RT-PCR检测所有引物的特异性。gydF4y2Ba

质粒构建gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba转换gydF4y2Ba

pMD-18 T向量包含gydF4y2BaPhLSH7agydF4y2Ba或gydF4y2BaPhLSH7bgydF4y2Ba基因被双消化gydF4y2BaBamHIgydF4y2Ba而且gydF4y2Ba萨利·gydF4y2Ba(Takara, Japan),然后将产物连接到pCAMBIA2300载体中得到gydF4y2Ba35 s: PhLSH7agydF4y2Ba和35个年代gydF4y2Ba: PhLSH7bgydF4y2Ba建设。用PCR和双酶切法来确认被电转移的构建质粒gydF4y2Ba根癌土壤杆菌gydF4y2BaGV3101。采用花浸法gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba(Col-0)转变,如先前报道[gydF4y2Ba42gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

表型和转基因表达分析gydF4y2Ba

T1和TgydF4y2Ba2gydF4y2Ba选择代系记录莲座叶数、花期等形态特征。严重不育系用野生型花粉人工授粉来收集种子。应用RT-PCR技术分析转基因和内源基因在植物中的表达水平gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba如先前报道[gydF4y2Ba42gydF4y2Ba].采用方差分析(ANOVA)与Tukey后验(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05)。gydF4y2Ba

数据和材料的可用性gydF4y2Ba

基因组序列gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba而且gydF4y2Bap . inflatagydF4y2Ba用于识别gydF4y2Ba激光冲徊化gydF4y2Ba目前研究中的基因位于Sol基因组网络(gydF4y2Bahttps://solgenomics.net/organism/Petunia_axillaris/genomegydF4y2Ba而且gydF4y2Bahttps://solgenomics.net/organism/Petunia_inflata/genomegydF4y2Ba,分别)[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba].用于鉴定的转录组数据库gydF4y2Ba激光冲徊化gydF4y2Ba基因的gydF4y2Bap . integrifoliagydF4y2Ba,gydF4y2Bap . exsertagydF4y2Ba而且gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba在NCBI中分别有GBRU01000000、GBRT01000000和GBRV01000000 [gydF4y2Ba27gydF4y2Ba].转录组数据库gydF4y2Bap . inflatagydF4y2Ba已在NCBI中以GBDS00000000、GBDR00000000和GBDQ00000000 [gydF4y2Ba33gydF4y2Ba].的转录组序列gydF4y2Bap .矮牵牛gydF4y2Ba“Mitchell”位于Sol Genomics Network (gydF4y2Bahttps://solgenomics.net/gydF4y2Ba) [gydF4y2Ba34gydF4y2Ba].的序列信息gydF4y2BaPhLSHsgydF4y2Ba被上传到NCBI(登录号MK179267- MK179276)。gydF4y2Ba

缩写gydF4y2Ba

羊年:gydF4y2Ba

拟南芥gydF4y2BaLSH1和gydF4y2Ba选用gydF4y2BaG1gydF4y2Ba

cd:gydF4y2Ba

编码序列gydF4y2Ba

激光冲徊化gydF4y2Ba:gydF4y2Ba

光照依赖的短下胚轴gydF4y2Ba

ML:gydF4y2Ba

最大似然gydF4y2Ba

NLS:gydF4y2Ba

核定位信号gydF4y2Ba

子:gydF4y2Ba

开式阅读架gydF4y2Ba

qPCR:gydF4y2Ba

实时定量PCRgydF4y2Ba

rt - pcr:gydF4y2Ba

逆转录PCRgydF4y2Ba

山姆:gydF4y2Ba

顶端生分生组织gydF4y2Ba

TFs:gydF4y2Ba

转录因子gydF4y2Ba

UTR:gydF4y2Ba

翻译区gydF4y2Ba

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我们感谢我们实验室所有同事的有益讨论和技术援助。gydF4y2Ba

资金gydF4y2Ba

国家自然科学基金项目(No. 3147194,31772345)和中央高校基本科研业务费专项资金(No. 3147194,31772345)资助。2662018 py015)。资助者在研究设计、数据收集和分析、发表决定或手稿准备中没有任何作用。gydF4y2Ba

作者信息gydF4y2Ba

从属关系gydF4y2Ba

作者gydF4y2Ba

贡献gydF4y2Ba

FC设计并执行实验,进行生物信息学分析,并起草手稿。QZ参与指导并进行了部分实验。BJL, LW, FL和STZ参与了数据分析和工厂材料的保管。JQZ参与指导了该研究。MZB参与了这个项目的设计。GFL作为通讯作者提供了本研究的思路和框架设计,并对稿件进行了修改。所有作者都阅读并批准了最终的手稿。gydF4y2Ba

相应的作者gydF4y2Ba

对应到gydF4y2Ba“刘gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

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补充信息gydF4y2Ba

附加文件1。gydF4y2Ba

PaLSHgydF4y2Ba基因gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba基因组。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba与数据库相关的序列IDgydF4y2Bahttps://solgenomics.net/organism/Petunia_axillaris/genomegydF4y2Ba(v1.6.2) [gydF4y2Ba26gydF4y2Ba].gydF4y2BabgydF4y2Ba转录本与转录组Shotgun Assembly数据库相对应gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba在NCBI [gydF4y2Ba27gydF4y2Ba].' / '表示未识别文本。gydF4y2Ba

附加文件2。gydF4y2Ba

PiLSHgydF4y2Ba基因gydF4y2Bap . inflatagydF4y2Ba基因组。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba与数据库相关的序列IDgydF4y2Bahttps://solgenomics.net/organism/Petunia_axillaris/genomegydF4y2Ba(v1.0.1) [gydF4y2Ba26gydF4y2Ba].gydF4y2BabgydF4y2Ba转录本通过转录组Shotgun Assembly数据库的核苷酸BLAST检索进行鉴定gydF4y2Bap . integrifoliagydF4y2Ba(GBRV)和gydF4y2BaP. integrifolia Subsp。inflatagydF4y2Ba(GBDS) [gydF4y2Ba33gydF4y2Ba].' / '表示未鉴定出同源转录本。gydF4y2Ba

附加文件3。gydF4y2Ba

本研究用于克隆的引物gydF4y2BaPhLSHgydF4y2BaCDS, qRT-PCR和转基因RT-PCR。gydF4y2Ba

附加文件4。gydF4y2Ba

系统发育分析中的序列细节。共纳入73条蛋白序列进行系统发育分析,其中11条序列来自gydF4y2Ba佩妮矮牵牛gydF4y2Ba, 10个序列gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba10个来自大米,8个来自gydF4y2Ba葡萄gydF4y2Ba, 4个来自gydF4y2BaAmborella trichopodagydF4y2Ba, 7 fromgydF4y2Ba蝴蝶兰属阿佛洛狄忒gydF4y2Ba, 6 fromgydF4y2Ba莲属椰子gydF4y2Ba, 4个来自gydF4y2Ba耧斗菜coeruleagydF4y2Ba13个来自gydF4y2Ba茄属植物lycopersicumgydF4y2Ba.gydF4y2Ba

附加文件5。gydF4y2Ba

PeLSHgydF4y2Ba而且gydF4y2BaPintLSHgydF4y2Ba转录组数据库中的基因。这些基因通过转录组Shotgun Assembly数据库的核苷酸BLAST搜索得到gydF4y2Bap . integrifoliagydF4y2Ba而且gydF4y2Bap . exsertagydF4y2Ba[gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba].“-”表示没有找到成绩单。Partial表示ORF序列不完整。gydF4y2Ba

附加文件6。gydF4y2Ba

在CDS和氨基酸之间的变化gydF4y2BaPhLSHgydF4y2BaS和它们的正交向量gydF4y2Bap . axillarisgydF4y2Ba,gydF4y2Bap . inflatagydF4y2Ba,gydF4y2Bap . integrifoliagydF4y2Ba而且gydF4y2Bap . exsertagydF4y2Ba.“/”表示没有分离出基因;“-”表示没有蛋白质被翻译。gydF4y2Ba

附加文件7。gydF4y2Ba

11个PhLSH蛋白的多重比对。N端和c端序列的相似性很低。序列以75%的一致性为基础进行着色。绝对保守残基用浅紫色表示。gydF4y2Ba

附加文件8。gydF4y2Ba

PhLSH蛋白中基序的详细特征。gydF4y2Ba

附加文件9。gydF4y2Ba

的表达热图gydF4y2BaPhLSHgydF4y2BaS在不同组织中使用平均log2相对表达值。表达式范围根据刻度以颜色显示。Sd、种子;有限公司,子叶;年代,幼苗;R,根源;圣,茎;Lv,树叶;斧,腋芽;Br,苞片; I, inflorescences; Fb1–3, flower buds (0.1 cm, 0.5 cm, and 6 cm); O, ovaries and F, fruits.PhEF1αgydF4y2Ba为转录水平的内参基因。gydF4y2Ba

附加文件10。gydF4y2Ba

表型分析gydF4y2Ba35 s: PhLSH7agydF4y2Ba而且gydF4y2Ba35 s: PhLSH7bgydF4y2Ba转基因gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba植物。数值为平均值±SD (gydF4y2BangydF4y2Ba= 32)。字母表示统计差异的结果(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05)。gydF4y2Ba

权利和权限gydF4y2Ba

开放获取gydF4y2Ba本文根据创作共用属性4.0国际许可协议(gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/gydF4y2Ba),允许在任何媒介上不受限制地使用、分发和复制,前提是您对原作者和来源给予适当的赞扬,提供到创作共用许可证的链接,并注明是否进行了更改。创作共用公共领域奉献弃权书(gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/gydF4y2Ba)除另有说明外,适用于本条所提供的资料。gydF4y2Ba

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陈飞,周,Q,吴,L。gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba全基因组的鉴定和特征gydF4y2Ba羊年gydF4y2Ba基因家族gydF4y2Ba佩妮gydF4y2Ba.gydF4y2BaBMC植物生物学gydF4y2Ba19,gydF4y2Ba600(2019)。https://doi.org/10.1186/s12870-019-2127-xgydF4y2Ba

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