[目的]Heavy metal ATPase(HMA)蛋白参与了植物对多种金属离子的吸收和转运。本研究通过对谷子HMA进行全基因组表征、表达及同源分析以解析其功能。[方法]通过蛋白同源比对和保守结构域筛选谷子HMA基因家族成员;采用生物信息学手段系统...[目的]Heavy metal ATPase(HMA)蛋白参与了植物对多种金属离子的吸收和转运。本研究通过对谷子HMA进行全基因组表征、表达及同源分析以解析其功能。[方法]通过蛋白同源比对和保守结构域筛选谷子HMA基因家族成员;采用生物信息学手段系统分析了谷子HMA的理化性质、家族扩张、保守基序、系统发育关系及蛋白质分子对接;基于不同浓度Cd、Fe胁迫下的转录组和荧光定量PCR分析了其对不同金属离子的响应;基于模式物种水稻的同源比对预测了部分SiHMA的功能。[结果]在谷子基因组中共鉴定到12个HMA基因,并将其分为2个亚组,有6个HMA基因参与到2次串联重复(4个基因,占比33.3%)和1次片段复制事件(2个基因,占比16.7%)中。SiHMA基因在不同组织中对Cd、Fe胁迫表现出不同的响应模式。预测了SiHMA可能的功能,SiHMA5参与细胞中Zn、Cu、Pb和Cd等金属离子的外排过程,SiHMA10可能参与植物体内Cu的装载和运输。[结论]重复事件和片段复制在谷子HMA基因家族扩张和SiHMA功能进化中发挥作用。植物激素、应激胁迫等多种顺式作用元件参与到SiHMA响应非生物胁迫途径中,我们根据同源比较、组织表达特征和前人研究,预测了SiHMA1、SiHMA5、SiHMA6和SiHMA10等基因可能的功能,以上结果可为进一步研究HMA基因家族及其在谷子中的生物学功能提供理论基础。展开更多
为研究芸薹属AC基因组重金属转运ATP酶(HMA,heavy metal transporting ATPase)参与的金属转运机制,利用白菜、甘蓝和甘蓝型油菜全基因组数据对HMA基因进行全基因组水平鉴定,并分析其在芸薹属AC基因组中的进化。结果显示,在芸薹属AC基因...为研究芸薹属AC基因组重金属转运ATP酶(HMA,heavy metal transporting ATPase)参与的金属转运机制,利用白菜、甘蓝和甘蓝型油菜全基因组数据对HMA基因进行全基因组水平鉴定,并分析其在芸薹属AC基因组中的进化。结果显示,在芸薹属AC基因组中共鉴定到50个HMA基因,其中白菜14个、甘蓝13个、甘蓝型油菜23个(A亚基因组11个,C亚基因组12个),并且HMA基因在三个物种中均存在不均匀加倍的现象。这50个基因分属于P_1B-1、P_1B-2、P_1B-4三个亚族,在蛋白保守序列分布、蛋白理化性质、基因结构和启动区顺式作用元件等方面不同亚族之间各有差异,但同一亚族的基因在组织表达特异性方面也存在较大的差异。还发现Bra003110、Bol030251、BnaA10g06240D、BnaC09g28870D,BnaC09g11230D、BnaC04g20290D、BnaA09g10950D和Bra027641几个与At HMA5同源的基因,在多个方面较At HMA5发生了较大的变异,可能会导致这些基因在芸薹属作物中延伸出不同于At HMA5的功能。在芸薹属AC基因组HMA基因中发现的GICCSME和GICCPSE新变异类型,不同于拟南芥中的GICC(T/S)SE功能位点,也可能导致相应的基因出现新的功能变异。本研究为从芸薹属AC基因组中选择特异性金属离子转运的HMA基因提供生物信息学参考,对进一步解析芸薹属植物中HMA基因参与的金属离子转运机制具有重要的指导意义。展开更多
文摘[目的]Heavy metal ATPase(HMA)蛋白参与了植物对多种金属离子的吸收和转运。本研究通过对谷子HMA进行全基因组表征、表达及同源分析以解析其功能。[方法]通过蛋白同源比对和保守结构域筛选谷子HMA基因家族成员;采用生物信息学手段系统分析了谷子HMA的理化性质、家族扩张、保守基序、系统发育关系及蛋白质分子对接;基于不同浓度Cd、Fe胁迫下的转录组和荧光定量PCR分析了其对不同金属离子的响应;基于模式物种水稻的同源比对预测了部分SiHMA的功能。[结果]在谷子基因组中共鉴定到12个HMA基因,并将其分为2个亚组,有6个HMA基因参与到2次串联重复(4个基因,占比33.3%)和1次片段复制事件(2个基因,占比16.7%)中。SiHMA基因在不同组织中对Cd、Fe胁迫表现出不同的响应模式。预测了SiHMA可能的功能,SiHMA5参与细胞中Zn、Cu、Pb和Cd等金属离子的外排过程,SiHMA10可能参与植物体内Cu的装载和运输。[结论]重复事件和片段复制在谷子HMA基因家族扩张和SiHMA功能进化中发挥作用。植物激素、应激胁迫等多种顺式作用元件参与到SiHMA响应非生物胁迫途径中,我们根据同源比较、组织表达特征和前人研究,预测了SiHMA1、SiHMA5、SiHMA6和SiHMA10等基因可能的功能,以上结果可为进一步研究HMA基因家族及其在谷子中的生物学功能提供理论基础。
