亮点文章 | 枣ABF/AREB基因家族鉴定及其在果实发育中的表达分析

文摘   科学   2024-10-16 17:10   北京  

ABF/AREB基因家族鉴定及其在果实发育中的表达分析

杨冲,程莎莎,艾长丰,赵璇,刘孟军

DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0328


枣(Ziziphus jujuba Mill.)属鼠李科(Rhamnaceae)枣属(Ziziphus)植物。枣果实富含丰富的营养,维生素C和可溶性糖的含量非常高。枣果实成熟及大小发育在育种工作中具有非常重要的意义。

AREB(ABA responsive element binding)/ABFs(ABRE binding factors)转录因子是bZIP(碱性亮氨酸拉链)转录因子家族中的A亚族,bZIP转录因子是植物发育过程中的一类重要转录因子,在植物生长发育(包括营养生长和生殖生长等)、响应逆境胁迫及激素脱落酸等过程中发挥重要作用。ABF(ABRE)转录因子可以特异性识别脱落酸响应元件(ABA-responsive element),含有激酶识别位点C1、C2、C3和C4,C1、C2、C3 位于转录因子的N末端,而C4则位于C端,研究发现,C4可以稳定蛋白结构。近年来,已先后在拟南芥、水稻、桂花、小麦、胡杨、蔷薇科和柑橘等多个物种开展了广泛研究。研究表明,ABF(ABRE)转录因子可以识别并结合基因启动子序列的ABRE顺式作用元件,激活ABA信号途径,从而调控相关基因的表达以提高植物的抗逆性和对激素的响应。

ABF/AREB转录因子不仅参与植物胁迫响应,还能通过参与ABA途径可以影响植株的生长和果实的发育。不同枣品种的果实大小差异很大,目前尚未见ABF/AREB转录因子在枣果实发育过程中的研究报道。

近日,《生物技术通报》在线发表了题为ABF/AREB基因家族鉴定及其在果实发育中的表达分析研究报告本研究利用生物信息学对枣ABF/AREB家族进行全基因组鉴定,对家族成员进行理化性质、功能等进行分析预测,应用分子生物学方法分析ABF/AREB家族在枣果实发育过程中的表达模式,为进一步研究ABF/AREB基因功能奠定基础。

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本文主要包括以下几部分内容:    

1 材料与方法
1.1 材料
1.2 方法
2 结果

2.1 枣ABF基因家族的鉴定

2.2 ABF基因结构及基序分析

2.3 枣ABF家族系统发育分析

2.4 枣ABF基因顺式作用元件分析

2.5 ABFs在枣果实发育过程中的表达模式分析

2.6 ZjABF3、ZjABF4和ZjABF5互作蛋白的预测

3 讨论

4 结论






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ABF转录因子特异存在于植物中,是ABA信号通路中最重要的转录因子,不仅在植物响应逆境胁迫过程中发挥重要作用,而且可以调控果实大小及成熟过程。目前相关研究多集中在拟南芥、烟草及一些园艺作物中。本研究根据最新的基因组数据,鉴定出ABF家族有5个成员,与蔷薇科植物桃中ABF家族成员数量很接近。本研究发现枣ABF转录因子氨基酸长度为321-474个。系统发育树中可以看到枣ABF转录因子家族分为三大类,与拟南芥、桃、小麦中的研究结论一致,且枣ABF家族成员与蔷薇科果树桃的亲缘关系较近,表明枣ABF在种间进化是高度保守的。


顺式作用元件位于基因的启动子区域,可以通过结合转录因子进而调控基因的表达,从而影响信号传导。ABF家族基因在植物生长发育(包括营养生长和生殖生长等)、响应逆境胁迫及激素脱落酸等过程中发挥重要作用。本研究在枣ABF家族成员的启动子上均发现了多个顺式作用元件,包括响应激素(赤霉素、水杨酸、脱落酸、生长素、茉莉酸甲酯)和环境(光、低温、干旱)的 2 种类型,不同成员含有的顺式作用元件不同,表明枣ABF转录因子对激素、光、非生物胁迫均有响应,且不同成员发挥的作用不同。


脱落酸是影响植物生长发育、响应逆境胁迫的重要因素,且在果实发育的过程中发挥重要作用。果实的大小取决于细胞分裂和细胞膨大共同作用,研究表明脱落酸通过控制果实中细胞分裂而影响果实大小,可以和乙烯相互作用进而影响果实的着色和成熟。脱落酸在果实发育酚类化合物和挥发性物质的积累释放等生物过程中发挥重要作用。ABF转录因子作为脱落酸激素响应元件的结合蛋白,通过激活ABA信号途径调控植物生长发育、果实发育等过程。5个ABF基因在果实中的表达分析表明,ZjABF2在‘金丝小枣’和‘金魁王’两个果实大小差异显著的枣品种果实发育各阶段均高,推测其通过脱落酸信号途径在果实发育中发挥重要作用,而ZjABF1在‘金魁王’果实的相对表达量高于‘金丝小枣’,推测其在果实膨大等过程中起作用。














在枣基因组中鉴定出5个ABF基因,枣ABF家族基因结构保守,启动子区域存在多个响应激素和非生物胁迫相关的顺式作用元件,在果实发育不同阶段有不同的表达模式,表明枣ABF家族在果实发育过程中发挥了调控作用。

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