大豆PRR基因家族全基因组鉴定及互作蛋白解析
- Title:
- Genome-Wide Identification and Analysis of Interacting Proteins of Soybean PRR Gene Family
- 摘要:
- 伪应答调节因子（Pseudo-Response Regulator,?PRR）基因家族是植物昼夜节律调控网络的核心组分，在生长发育及环境适应中具有重要功能。为系统鉴定大豆PRR基因家族成员，并分析其分子进化特征、昼夜表达模式及蛋白互作关系，采用生物信息学方法在全基因组范围内对大豆PRR家族进行系统鉴定与分析，利用大豆叶片昼夜转录组数据（GSE94228）分析基因在0~44 h内的节律表达模式；同时，以GmPRR7a为诱饵，采用酵母双杂交Mating法筛选大豆全株酵母文库，并使用含X-α-GAL三缺培养基及含X-α-gal和Aureobasidin A（ABA）四缺培养基筛选阳性克隆，进行一对一验证，明确互作关系。 共鉴定出14个GmPRRs基因，其编码蛋白的氨基酸数目为559~766，分子量为62.20~83.34 kDa，等电点为5.63~7.80，亚细胞定位预测表明其均位于细胞核。除GmPRR7a和GmPRR7b外，其余成员均含有CCT结构域，外显子数量为6~8个。系统进化分析将GmPRRs划分为PRR5/9、PRR7和TOC共3个亚群，与拟南芥和水稻PRR基因具有较高同源性和进化保守性，同时表现出物种特异性。染色体定位结果显示，基因分布于11条染色体和1个scaffold上。共线性分析发现大豆与野生大豆、拟南芥和水稻分别存在26，16和4对同源基因。顺式作用元件分析提示启动子区含有光响应、激素及胁迫相关元件，可能参与多种信号通路。Ka/Ks分析表明，基因家族主要受纯化选择作用。基因表达分析显示，GmPRRs基因具有昼夜节律表达特性，不同亚群呈现互补表达模式，其中TOC亚群成员在特定时段高表达。同源建模和互作网络分析表明，GmPRRs蛋白可能通过整合光信号和生物钟组分（如与ZTL蛋白互作）调控开花时间途径，TOC亚群成员在生物钟网络中可能扮演核心角色。酵母双杂交筛选与验证明确GmPRR7a与GmPRR5/9a、GmPRR5/9b在蛋白水平上存在的互作关系。研究结果为深入探讨大豆PRR基因的功能机制奠定了基础。
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