喜旱莲子草AP2/ERF基因家族的鉴定及其在除草剂胁迫下的表达模式

摘要：

[背景]喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)是一种极难防除的恶性入侵杂草,给我国生态环境造成了严重危害.AP2/ERF(APETALA2/ethylene responsive factor)家族是植物中最大的转录因子家族之一,不仅参与植物体内多种信号网络的调控,还在植物响应除草剂胁迫中发挥重要作用.[目的]系统分析喜旱莲子草ApAP2/ERF 家族成员的基本特征,揭示其在除草剂胁迫下的表达模式,明确ApAP2/ERF 潜在的生物功能,挖掘抗除草剂的潜在靶标基因,为精准、合理地选择除草剂提供依据.[方法]利用本地BLASTp 从喜旱莲子草基因组数据库中对AP2/ERF 家族成员进行鉴定,运用MEME、ExPASyServer10、Plant-mPLoc、SWISS-MODEL、NCBI SRA 数据库和psRNA Target 在线网站获取保守基序(Motif)、蛋白理化性质、亚细胞定位、三级结构、转录组、靶向miRNA 信息.通过GFF3基因组注释文件获取基因结构信息.利用MEGA 11、TBtools 和R 语言绘制系统发育树、表达模式热图和miRNA 靶向关系图等.采用RT-qPCR 法分析ApAP2/ERF 家族成员在5 种除草剂和不同时间点(0-7 d)处理下的表达模式.[结果]从喜旱莲子草中共鉴定出96 个ApERF、9 个ApAP2和4 个ApRA V,并根据其在基因组中的位置分别命名为 ApERF1-ApERF96、ApAP2-1-ApAP2-9和ApRA V1-ApRA V4.鉴定到的 ApAP2/ERF 均为亲水蛋白,位于细胞核和细胞质中;ApAP2/ERF 表达模式受地理条件、水分条件和低钾胁迫的调控.41％草甘膦处理中,ApERF7/74/94在3-7 d 内被高度诱导;50％异丙隆处理中,6 个ApERF均在特定的时间被高度诱导;10％乙羧氟草醚处理中,ApERF7/13/49/94表达量呈现先升高后下降再上升的趋势;20％氯氟吡氧乙酸处理中,ApERF7/13/49/54/94在0.5 d 时被高度诱导;13％噁草酮处理中,ApERF13/49/54/74在短时间内显著下调表达.[结论]鉴定出109 个喜旱莲子草AP2/ERF 家族成员,位于同一亚组的成员具有相似的motif.ApAP2/ERF的表达受到地理条件、水分条件和低钾胁迫的调控,同时也受除草剂的诱导,推测其通过影响乙烯信号通路以响应除草剂胁迫.

关键词：喜旱莲子草、生物信息学、转录因子、除草剂、表达模式、AP2/ERF基因家族

所属期刊栏目：56

分类号：Q943.2;S572.03;Q78

资助基金：国家自然科学基金;长江大学湿地生态与农业利用教育部工程研究中心开放基金;长江大学湿地生态与农业利用教育部工程研究中心开放基金

在线出版日期：2023-11-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：4021-4034