SQUAMOSA Promoter-Binding Protein-like (SPL)转录因子家族作为植物特有的转录因子家族, 已被证实具有参与开花时间调节,时相转换,叶发育的起始以及其他发育过程等许多重要的生物学功能。基于前期研究结果,发现SPL转录因子家族在“百日花”楸树成花转变和开花发育过程中发挥重要作用。虽然SPL已在多种植物中得到鉴定,然而,目前尚无关于楸树SPL转录因子家族的全基因组鉴定或系统的研究报道。
本文首次从楸树全基因组范围对SPL转录因子家族进行了系统的分析,利用序列相似性和保守结构域鉴定相结合的方法鉴定得到19个CbuSPLs基因,它们均具有完整的SBP保守结构域。随后对CbuSPLs基因在染色体上的定位,理化性质,系统发育关系,基因结构,启动子顺式作用元件,演化历史及表达特性进行了详细分析。根据系统发育关系,楸树SPL转录因子家族可分为八组,同一组中的基因具有相似的基因结构和保守基序。共线性及染色体定位分析表明CbuSPLs基因在染色体上的分布不均匀,也表明片段重复在楸树SPL转录因子家族的扩张中发挥重要作用。
同时,CbuSPLs启动子上具有与光响应、激素应答、生长发育、胁迫响应的顺式作用元件,表明CbuSPLs基因在光合作用、生长素、脱落酸、MeJA、昼夜节律、分生组织表达和应激反应等方面具有潜在作用。组织特异性表达和发育时期特异性表达分析表明,CbuSPLs基因可能参与开花起始和发育、成花转变、叶片发育、茎发育和次生生长等过程。此外,CbuSPL4在拟南芥中的异位表达证实其可以促进早开花并诱导相关开花基因的表达。该研究成果将为进一步研究楸树CbuSPLs基因功能奠定基础,也为深入解析CbuSPLs基因在“百日花”楸树成花转变和花发育过程中的生物学功能提供新的思路。
研究结果以"Genome-Wide Identification and Expression Analysis of the SQUAMOSA Promoter-Binding Protein-like (SPL) Transcription Factor Family in Catalpa bungei"为题在线发表于International Journal of Molecular Sciences,中国林业科学研究院与东北林业大学联合培养博士研究生樊二勤为该论文的第一作者,中国林业科学研究院王军辉研究员为论文通讯作者。该研究得到了十四五国家重点研发计划项目(2021YFD2200301)资助。