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文獻解讀

集思慧遠客戶發表《獼猴桃MAPK基因家族鑒定分析》

幸运飞艇官方开户FABURIQI:2019-03-17 LIULANCISHU:673

  細胞分裂素活化蛋白激酶(MAPK)級聯反應是通用的信號轉到模塊,在植物的各種生物和非生物脅迫、激素、細胞分裂和發育過程中起著至關重要的作用。MAPK作為級聯反應的一部分,對進一步適當的細胞反應起著重要的作用。盡管MAPK在幾種模式植物中都有相關報道,但是目前在獼猴桃中還沒有系統的分析。本文在獼猴桃基因組中共鑒定到18個可能的MAPK基因,并對該基因家族在基因組上的位置,基因結構,系統發育及保守motif進行了分析。系統發育分析結果表明獼猴桃的MAPK基因家族能夠分類到5個亞家族,這些基因的motif在相同的亞家族組具有很高的相似度。基因結構分析表明獼猴桃MAPK家族基因的外顯子個數從2-29個不等,表明該家族的基因之間存在很大的變異。利用qRT-PCR對該家族的基因進行定量分析,證實了該基因家族響應多種生物和非生物脅迫及激素處理,對脅迫響應和激素信號轉導通路都有潛在的影響作用。


  材料方法

  獼猴桃品種“jinkui”,MS培養基生長,4周后進行激素、冷脅迫、熱激處理、鹽處理;長勢正常的植株,用丁香假單孢菌處理植物根系。

  定量PCR平臺:ABI 7300 Real-time PCR System,每種處理的0h當作標準“1”,熱圖構建:MeV4.8;

  MAPK鑒定:擬南芥MAPK(http://www.arabidopsis.org),葡萄MAPK(http://www.genoscope.cns.fr/ externe/GenomeBrowser/Vitis/),獼猴桃基因組(

  http://bioinfo.bti.cornell.edu/cgi-bin/kiwi/download.cgi),BLASTP(閾值設置1x e -50),HMMER比對獼猴桃蛋白數據庫;然后分析基因序列是否包含TDY或TEY motif以及11個保守亞結構域(符合條件的鑒定為預測MAPK基因)。

  蛋白分子量和等電點預測:pI/MW (http://au.expasy.org/tools);核酸和氨基酸序列多比對:ClustalW;系統發育分析:MEGA5;MAPK染色體位置畫圖:MapInspect;

  基因結構分析:Gene Structure Display Serve,motif預測:MEME;

  啟動子區域順式作用元件:PLACE database。


  分析結果

  1、獼猴桃MAPK基因家族鑒定


  獼猴桃MAPK基因家族氨基酸序列多比對,保守結構域TXY、CDdomain(紅框)



  預測的獼猴桃18個MAPK家族基因,(名稱,染色體位置,氨基酸長度,CDS長度,蛋白分子量,等電點,外顯子數量,結構域和亞細胞定位)編碼氨基酸長度336-1056,分子量38.82-119.46 kDa,等電點4.52-9.82,分布在細胞質、細胞核、葉綠體、液泡、過氧化物酶體。

  18個MAPK基因在獼猴桃基因組上的分布情況


  2、獼猴桃MAPK基因家族系統發育

  擬南芥(20)、葡萄(14)和獼猴桃(18)MAPK家族系統發育分析(NJ樹),分為5個亞家族:A/B/C/E亞家族都包含一個TEY motif,(除了AcMAPK18是TDY motif),D亞家族具有TDY motif


  3、獼猴桃MAPK基因家族結構分析


  4、獼猴桃MAPK基因家族motif和啟動子區域分析


  共鑒定到20個保守motif,尤其是motif 1/3(包含TXY)和motif5;獼猴桃MAPK家族主要包含的13個蛋白激酶motif(1-10,12,14,15),亞家族的分類與保守的motif也很相似。A和B亞家族包含N端區域的motif 11,motif 18只存在于C亞家族,D亞家族包含特異的N端區域的motif 19和C端區域的motif 16,而motif 13和17只存在E家族中。


  獼猴桃MAPK編碼區上游1.5kb范圍內順式作用元件預測(27種元件),包含病原菌、脅迫及激素相關元件。


  5、激素/脅迫處理后獼猴桃MAPK基因家族表達水平變化


  紅-綠(1左右)分別代表處理組和對照相比基因上調或下調表達(基因聚類是根據系統發育結果)

  生物和非生物脅迫處理組和對照組間MAPK基因熱圖


  結論總結

  1、文章基于擬南芥(20)和葡萄(14)MAPK家族的信息,基于同源比對及保守結構域的分析在獼猴桃中鑒定到18個成員,多于草莓(12),少于蘋果(26)和香蕉(25)。家族成員的氨基酸個數由336-1056不等,主要是結構域長度和內含子數量變異導致。

  2、其他報道MAPK家族物種將該基因家族基于TEY/TDY劃分為4個亞家族,而獼猴桃該家族基因系統發育分析結合擬南芥和葡萄MAPK基因同源分析將其劃分為5個亞家族。并且每個亞家族都有特定保守的motif。

  3、基于其他研究報道MAPK家族響應生物和非生物脅迫及激素處理,本文也對獼猴桃材料進行相關實驗處理并對MAPK家族成員所有基因進行定量分析,與對照相比絕大多數MAPK基因都是差異表達的。


  參考文獻

  Genome-Wide Bioinformatics Analysis of MAPK Gene Family in Kiwifruit (Actinidia Chinensis)[J].International Journal of Molecular Sciences.2018.IF=3.687