玉米ZmEXO70s基因家族鉴定及苗期耐热性关联分析

摘要：

[目的]鉴定玉米EXO70s(ZmEXO70s)基因家族成员,分析其遗传变异与玉米耐热性的关联性,为揭示其在玉米耐热方面的功能和分子机制打下基础.[方法]以拟南芥EXO70s(AtEXO70s)基因家族成员序列为参考,利用MaizeGDB和NCBI数据库从玉米全基因组中鉴定出ZmEXO70s基因家族成员,对其进行基因结构及系统进化分析,根据其在系统发育进化树上的位置对其进行系统命名,并基于转录组测序(RNA-Seq)数据分析ZmEXO70s基因家族成员在不同组织及非生物胁迫下的表达模式.最后,鉴定玉米自交群体AM368中ZmEXO70s基因SNP位点,结合玉米AM368群体苗期耐热存活率进行基因家族关联分析.[结果]从玉米全基因组序列中共鉴定出36个ZmEXO70s基因,分布在10条染色体上,长度为228～3726 bp,编码75～1241个氨基酸残基,蛋白分子量为8.6～136.6 kD,理论等电点(pI)介于4.5～9.9,大部分蛋白pI小于7.0.拟南芥、水稻和玉米的EXO70s蛋白被分为9组(A组～I组),其中ZmEXO70s蛋白在各组中均有分布.大多数ZmEXO70s基因不含内含子,只有少数基因含有内含子,且内含子数量不同.36个ZmEXO70s蛋白共含8种基序(Motif 1～Motif 8),主要集中在C端,说明这些蛋白端序列较保守,且Motif 1～Motif 8组成Exo70保守结构域.ZmEXO70s基因在不同组织中的表达水平均存在明显差异,其中ZmEXO70B3基因在雄穗、花药、叶片和花丝中高表达,ZmEXO70C1a基因只在雄穗和花药中高表达,ZmEXO70D2b基因在胚乳和萌发种子中低表达,ZmEXO70G1c基因在花丝和萌发种子中低表达.有23个ZmEXO70s基因至少可响应一种非生物胁迫,说明这些ZmEXO70s基因参与非生物胁迫响应过程.ZmEXO70D2a和ZmEXO70E1基因的遗传变异与玉米苗期耐热性具有显著相关性(P≤0.01).[结论]ZmEXO70s基因家族成员在系统发育进化上较保守,其基因组复制事件可能发生在禾本科植物分化后,且大多数ZmEXO70s基因被保留,仅部分基因被丢失.ZmEXO70s基因可能在非生物胁迫响应过程中发挥重要作用,ZmEXO70D2a和ZmEXO70E1基因可作为调控玉米苗期耐热性重要候选基因.

关键词：玉米、EXO70、基因家族鉴定、苗期耐热性、关联性分析、表达分析、胞泌复合体

所属期刊栏目：52

分类号：S513.035.2(禾谷类作物)

资助基金：湖北省自然科学基金面上项目2019CFB616

在线出版日期：2021-07-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：867-878