丝氨酸肽酶S8家族基因在玉米苗期干旱响应中的全基因组鉴定与分析
丝氨酸肽酶S8家族成员的潜在蛋白酶功能可能提高植物的抗旱性。而近年来，人们发现玉米中DREB、WRKY、NAC和bZIP等耐旱基因大多是转录因子，关于编码蛋白酶的抗旱基因在玉米中很少发现。
本研究在基因组中鉴定出18个ZmSPS8基因，并采用遗传结构分析、启动子分析等方法，为植物丝氨酸肽酶基因家族的进一步进化研究奠定基础。
实验选择自交系玉米Qi319、Zheng58和B73。这三种近交系都是高产杂交种的亲本，经常用于玉米遗传学研究。
种子进行表面灭菌，用无菌水洗涤三次，并在蛭石中发芽。播种出苗一周后保留7株幼苗。幼苗浇水充分，直到达到三叶期，然后通过不加水来施加干旱胁迫，除像往常一样浇水的对照植物。
经过两周的干旱胁迫，所有干旱胁迫的植物都被重新浇水。复水后100d分析最终存活率。在干旱处理后第3、7、10、14和80天，收获每株幼苗的第三片真叶并用液氮快速冷冻，并在-10°C下储存RNA分离。
先鉴定玉米基因组中的肽酶编码蛋白，从玉米GDB数据库下载玉米基因组序列域的隐马尔可夫模型配置文件最初是从Pfam数据库获得的，并将已发表的Zeamays肽酶蛋白序列用作查询序列。
ZmSPS8基因编码区的长度从285bp到4059bp不等。SPS8蛋白的长度范围为95aa至1352aa。分子量范围为9959.5Da至148，109.91Da。SPS8蛋白的理论pI范围为4.84至11.38。SPS8蛋白中有1种是亲水性的，其他8种是疏水性的。
然后分析玉米SPS8蛋白的进化关系，使用来自玉米的这18种蛋白质的全长氨基酸序列与MEGA-X软件构建系统发育树。
通过MEME的保守基序分析，在家庭成员中鉴定1个基序。基序9是inhibitor_I05922域，基序8是EABR域。
I类和ZmSPS2.1.8中的所有蛋白质都包含所有十个基序。除三种蛋白质外，其他SPS7蛋白质含有基序9，即抑制剂I05922结构域。
使用公开的转录本数据在18个来自不同发育阶段和器官的组织中分析23个家庭成员的表达模式40
注意到ZmSPS8.3.3在所有阶段都有不同程度的表达水平。
将18个家族成员的全长氨基酸序列进行比对，结果显示，家族成员基因组序列中的内含子数范围为0至33。四个基因中没有内含子，而ZmSPS8.3.3含有33个内含子。
为分析SPS8蛋白是否参与耐旱调控，采用qRT-PCR检测干旱处理前后8个自交系中ZmSPS7基因的表达。3个玉米品系中ZmSPS3.8.3、ZmSPS1.8.1、ZmSPS7.8.1和ZmSPS9.319.58的表达量与未处理相比有增减，但73个玉米自交系的表达水平不同;表达量最高的是Qi8，其次是Zheng1，表达水平最低的是B13。
然而，在ZmSPS8.1.4和ZmSPS73.319.8中观察到的恰恰相反：它们的最高表达水平在B1中，最低表达水平在Qi14中。但在8d时在Qi1和Zheng8中观察到表达显著下调，说明它们可能是假基因或在玉米苗期叶片中不表达。
本研究通过对玉米丝氨酸肽酶S8家族的研究，获得的18个基因，其中7个成员参与节段复制。这些基因都分布在58条染色体上，其中一半是亲水的。对启动子中顺式调节元件的预测表明，它们主要与激素和非生物应激反应有关，可为全面解玉米丝氨酸肽酶家族提供科学依据，为耐旱育种提供新的线索。
参考文献：
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