甜瓜ERF转录因子基因家族的全基因组鉴定与进化分析

【作者】 马勇； 巴德仁贵； 哈斯阿古拉；

【机构】 内蒙古大学生命科学学院,内蒙古自治区牧草与特色作物生物技术重点实验室； 包头师范学院生物科学与技术学院；

【摘要】 AP2/ERF蛋白是广泛分布于植物界的转录因子,是一个由众多成员组成的转录因子超家族,该家族参与植物生长发育及调控生物和非生物胁迫反应。根据序列相似性和AP2/ERF结构域的数量,可将AP2/ERF转录因子超家族分为AP2(APETALA2)、ERF(ethylene-responsive factor)和RAV(related to ABI3/VPl)三个家族,并且将其中的ERF家族进一步分为ERF和CBF/DREB亚家族。甜瓜(Cucumis melo L.)是全世界广泛栽培的园艺作物,是世界十大水果之一,2012年已完成了甜瓜全基因组测序,这为甜瓜功能基因组研究提供的新的机遇和条件。本研究对甜瓜AP2/ERF转录因子超家族及ERF转录因子家族基因进行了鉴定,对ERF家族基因进行了系统发育、基因结构、保守基序、表达特性的分析,将鉴定得到的甜瓜ERF家族基因与拟南芥、番茄以及黄瓜进行了系统发生分析比较。结果表明:甜瓜AP2/ERF超家族基因包括136个成员,其中AP2、ERF和RAV家族分别含13、119和4成员。在ERF家族119个成员中,ERF和CBF/DREB亚家族成员分别为64和55个。通过系统发生分析后将ERF家族基因分为11个组,其中ERF和CBF/DREB亚家族分别包括6和5个组。对ERF家族基因的保守基序分析表明,除了AP2/ERF结构域之外,大多数基序选择性分布在进化树特定的分支上。基因结构分析表明,大多数ERF家族基因不含有内含子,但是与ERF和RAV家族基因相比较,AP2家族基因含有较多的内含子。基于系统发生分析分组以及基因结构的分析,可以推断ERF家族基因的功能分化先于单双子叶植物的物种分化。与拟南芥、番茄、黄瓜的系统发生比较分析表明有些小组中的ERF家族基因是甜瓜特异性的。基因表达特性分析表明,ERF业家族基因在甜瓜的各个组织当中均有表达,但部分ERF亚家族基因的表达具有较强的组织特异性。综上所述,ERF家族基因在甜瓜的生命过程中发挥着重要的作用,ERF家族基因的鉴定为进一步阐明ERF家族基因的功能奠定了基础。更多还原