大豆LOG基因家族生物信息学分析及盐碱干旱胁迫下表达分析
- Title:
- Bioinformatics Analysis of LOG Gene Family in Soybean and Expression Analysis under Salt-alkali and Drought Stress
- 摘要:
- LOG（LONELY GUY）基因家族是一类细胞分裂素活化关键基因，编码细胞分裂素核苷5′-单磷酸磷酸核糖水解酶，能够将无活性的细胞分裂素前体直接转化为具有生物活性的游离型细胞分裂素。为进一步探究大豆LOG基因在盐碱及干旱胁迫响应中的功能，本研究对大豆中含有LDcluster4结构域的基因进行全基因组鉴定，对其家族成员进行系统进化和结构域分析，基因结构与启动子顺式作用元件分析、共线性分析及组织特异性表达分析，并采用荧光定量PCR方法检测盐碱与干旱胁迫下基因的表达量变化。结果显示：大豆中存在20个LOG成员，分布在12条染色体上；理化性质分析表明大豆LOG基因家族成员的氨基酸长度为205~233 aa，分子量为22.43~25.87 kDa。大豆、拟南芥和水稻的LOG基因分为4个亚家族，其中Group Ⅰ和Group Ⅱ亚家族是最大的亚家族。大豆LOG基因仅含有LDcluster4保守结构域，结构域分布位置在不同亚家族之间存在差异，外显子-内含子位置存在明显差异，启动子中存在大量与光反应、植物生长、激素和胁迫相关的顺式作用元件。共线性分析表明，每个亚家族成员间联系紧密、保守性较高。在盐胁迫下，GmLOG9呈先升后降趋势：处理1 h表达量即显著上调（约为对照的28倍），并在3 h达到峰值（约56倍），随后维持高水平表达（6 h约51倍，12 h约43倍），至24 h回落至约3倍。在碱胁迫下，该基因同样在3 h达到表达峰值（约56倍），6 h时仍保持34倍的高水平。而在PEG模拟干旱条件下，GmLOG9响应更为迅速，仅1 h表达量即达到峰值（约40倍）。此外，GmLOG1、GmLOG5、GmLOG6、GmLOG12及GmLOG15表现出与GmLOG9高度相似的诱导模式，这6个基因在3种胁迫下表现出协同上调。本研究可为LOG基因家族的深入探索提供理论依据，为进一步了解大豆逆境适应性及提高大豆耐逆性提供重要参考。
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