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杜仲AP2/ERF基因家族,在干旱胁迫下是如何响应的? 前言:杜仲属于杜仲科杜仲属,是中国特有的具有多种用途的重要经济树

作者:初八没烦恼

杜仲AP2/ERF基因家族,在干旱胁迫下是如何响应的?

前言:杜仲属于杜仲科杜仲属,是中国特有的具有多种用途的重要经济树种,皮、叶和果实中富含的杜仲橡胶具有胶塑二重性,是目前最具有开发价值的温带橡胶资源。

干旱是影响植物生长发育的主要非生物胁迫因素之一,已成为限制农林产业可持续发展的世界性问题。

干旱能显著降低杜仲的光合效率和生长量,并严重影响其经济产品的质量,因此,进行杜仲抗旱育种对杜仲的定向改良、不同用途优良品种的选育具有非常重要的实际意义。

AP2/ERF家族是植物中最大的基因家族之一,具有一个或多个AP2结构域,能够与启动子区域的GCC-box和DRE-elements特异性结合,在植物的生长发育、响应生物和非生物胁迫过程中扮演重要作用。

本研究在杜仲基因组中共鉴定出84个AP2/ERF基因,并根据其保守结构域的数量和种类,将其分为3个亚家族。包括AP2亚家族(11个基因)、RAV亚家族(2个基因)和ERF亚家族(71个基因)。

其中AP2亚家族基因通常含有2个以上的AP2结构域,RAV亚家族基因同时包含1个AP2结构域和1个B3结构域。

ERF亚家族基因只含有1个AP2结构域,该亚家族又可分为两个亚类:DREB和ERF,其余氨基酸序列与其他亚家族基因相似性较低的基因归为soloist亚家族。

目前,AP2/ERF基因家族已在许多物种中被鉴定,拟南芥有163个、水稻有167个、猕猴桃有219个、枣有119个,柳树有208个等。

与其他物种相比,杜仲AP2/ERF家族基因数量明显较少,这可能与高等植物的基因复制和演化相关。

基因复制在基因家族扩张中具有重要影响,如片段复制将产生更多的同源基因,而串联复制

则可能产生基因簇或基因分布热区,两种复制方式均能增加基因的数量。

本研究在杜仲基因组中共鉴定到16对AP2/ERF旁系同源基因,在杜仲-拟南芥两个基因中只鉴定到7对直系同源基因,其同源基因数目明显少于其他物种,表明杜仲的AP2/ERF基因复制事件较少,阻碍了该基因家族的扩张。

这有可能是造成杜仲AP2/ERF基因数量少于其他物种的原因。

研究表明,该家族基因在植物的生长和发育、响应生物胁迫和非生物胁迫过程中具有至关重要的作用。

结论:

基因的表达特征受到启动子结构和顺式作用元件种类的影响,不同家族成员间的顺式作用元件各不相同,但也有相似之处,说明AP2/ERF转录因子的家族成员在功能上有所分化,且不同成员间具有协同调控的作用。

杜仲AP2/ERF家族成员的启动子区域包含多种顺式作用元件且数据众多,主要分为胁迫响应元件、激素响应元件、光响应元件和生长发育元件4类。

绝大多数EuAP2/ERF基因富含干旱胁迫响应相关的顺式作用元件,预示着这些基因在杜仲应答干旱胁迫中起重要作用。

杜仲AP2/ERF基因家族,在干旱胁迫下是如何响应的? 前言:杜仲属于杜仲科杜仲属,是中国特有的具有多种用途的重要经济树
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