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杜仲AP2/ERF基因家族,在幹旱脅迫下是如何響應的? 前言:杜仲屬于杜仲科杜仲屬,是中國特有的具有多種用途的重要經濟樹

作者:初八沒煩惱

杜仲AP2/ERF基因家族,在幹旱脅迫下是如何響應的?

前言:杜仲屬于杜仲科杜仲屬,是中國特有的具有多種用途的重要經濟樹種,皮、葉和果實中富含的杜仲橡膠具有膠塑二重性,是目前最具有開發價值的溫帶橡膠資源。

幹旱是影響植物生長發育的主要非生物脅迫因素之一,已成為限制農林産業可持續發展的世界性問題。

幹旱能顯著降低杜仲的光合效率和生長量,并嚴重影響其經濟産品的品質,是以,進行杜仲抗旱育種對杜仲的定向改良、不同用途優良品種的選育具有非常重要的實際意義。

AP2/ERF家族是植物中最大的基因家族之一,具有一個或多個AP2結構域,能夠與啟動子區域的GCC-box和DRE-elements特異性結合,在植物的生長發育、響應生物和非生物脅迫過程中扮演重要作用。

本研究在杜仲基因組中共鑒定出84個AP2/ERF基因,并根據其保守結構域的數量和種類,将其分為3個亞家族。包括AP2亞家族(11個基因)、RAV亞家族(2個基因)和ERF亞家族(71個基因)。

其中AP2亞家族基因通常含有2個以上的AP2結構域,RAV亞家族基因同時包含1個AP2結構域和1個B3結構域。

ERF亞家族基因隻含有1個AP2結構域,該亞家族又可分為兩個亞類:DREB和ERF,其餘氨基酸序列與其他亞家族基因相似性較低的基因歸為soloist亞家族。

目前,AP2/ERF基因家族已在許多物種中被鑒定,拟南芥有163個、水稻有167個、猕猴桃有219個、棗有119個,柳樹有208個等。

與其他物種相比,杜仲AP2/ERF家族基因數量明顯較少,這可能與高等植物的基因複制和演化相關。

基因複制在基因家族擴張中具有重要影響,如片段複制将産生更多的同源基因,而串聯複制

則可能産生基因簇或基因分布熱區,兩種複制方式均能增加基因的數量。

本研究在杜仲基因組中共鑒定到16對AP2/ERF旁系同源基因,在杜仲-拟南芥兩個基因中隻鑒定到7對直系同源基因,其同源基因數目明顯少于其他物種,表明杜仲的AP2/ERF基因複制事件較少,阻礙了該基因家族的擴張。

這有可能是造成杜仲AP2/ERF基因數量少于其他物種的原因。

研究表明,該家族基因在植物的生長和發育、響應生物脅迫和非生物脅迫過程中具有至關重要的作用。

結論:

基因的表達特征受到啟動子結構和順式作用元件種類的影響,不同家族成員間的順式作用元件各不相同,但也有相似之處,說明AP2/ERF轉錄因子的家族成員在功能上有所分化,且不同成員間具有協同調控的作用。

杜仲AP2/ERF家族成員的啟動子區域包含多種順式作用元件且資料衆多,主要分為脅迫響應元件、激素響應元件、光響應元件和生長發育元件4類。

絕大多數EuAP2/ERF基因富含幹旱脅迫響應相關的順式作用元件,預示着這些基因在杜仲應答幹旱脅迫中起重要作用。

杜仲AP2/ERF基因家族,在幹旱脅迫下是如何響應的? 前言:杜仲屬于杜仲科杜仲屬,是中國特有的具有多種用途的重要經濟樹
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