香蕉高亲和性钾转运蛋白(HAK)家族全基因组鉴定及表达

摘要：

高亲和性钾转运蛋白(high-affinity K+transporter,HAK)在植株钾离子运输中扮演着关键角色.香蕉是喜钾植物,其果实富含钾,因此研究HAK基因的序列特性和表达模式对于香蕉钾元素吸收和利用研究具有重要意义.利用生物信息学手段对香蕉HAK基因家族进行全基因组鉴定,基于转录组数据分析MaHAKs成员在根、叶、自然成熟和乙烯催熟的不同成熟阶段果实中的表达情况,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)研究部分成员在不同钾浓度营养液处理的根中的表达情况.结果显示,香蕉基因组中存在24个可分为5个亚家族、分布于10条染色体上的MaHAKs成员,它们编码的蛋白含8-14个跨膜结构,且均定位于质膜.MaHAKs启动子富含激素和逆境相关响应元件,此外还具有17种转录因子的结合位点,13个MaHAKs成员启动子区含有AP2和Dof结合位点,11个MaHAKs成员启动子区含有BBR-BPC结合位点.MaHAK8、20和22在根、叶以及不同成熟阶段果实中均高水平表达.MaHAK12在根系中的表达量最高,MaHAK19在叶和乙烯催熟的果实中表达量最高,MaHAK8在自然成熟的果实中表达量最高.乙烯处理0 d、1 d与3 d的果实中MaHAK1和MaHAK19的表达量分别约为自然成熟的11.43倍和9.52倍,16.40倍和13.86倍,9.57倍和5.70倍,而MaHAK2的表达量分别约为其57.6％、70.8％和54.1％.qRT-PCR结果显示:随着钾含量的降低,MaHAK1、2、8、12和20的相对表达量呈'先升后降'趋势,50％钾处理下,这些基因的相对表达量均极显著上调且达到最高值,分别约为100％钾的2.59倍、7.82倍、7.55倍、5.82倍和9.88倍(P＜0.01),MaHAK20在25％钾处理下也极显著上调,达100％钾的2.04倍.本研究表明,MaHAKs在香蕉果实发育和根系响应低钾胁迫等过程中发挥着重要作用.

关键词：香蕉、高亲和性钾转运蛋白、基因家族、生物信息学分析、表达分析

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分类号：S661.1;R737.33;S511

资助基金：福建农林大学校杰出青年科研人才计划项目;国家重点研发计划;国家自然科学基金;福建省高原学科建设经费项目;现代农业产业技术体系;福建农林大学科技创新专项基金项目

在线出版日期：2023-01-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1271-1280