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研究成果

Research results

Homeobox家族关键成员SsHB15和SsHB97参与调控甘蔗重要农艺性状叶片形态的建成

时间:2022-09-03 阅读:833

近日,International Journal of Molecular Sciences在线发表了本课题组题为“Expression Profiling and MicroRNA Regulatory Networks of Homeobox Family Genes in Sugarcane Saccharum spontaneum L.”的研究论文。本研究分析揭示了Homeobox(HB)转录因子在调节甘蔗生长发育及叶片形态建成中所发挥的潜在功能及转录后调控机制,研究结果为深入解析甘蔗重要性状形成的分子机制奠定了基础,也为甘蔗的分子育种和遗传改良提供了重要基因资源。

在本研究中,作者于甘蔗割手密种基因组中共鉴定到104个SsHB基因,包括等位基因共302条序列,并根据演化聚类关系及同源盒结构域特征划分为了13个亚家族。比较基因组分析发现,全基因组复制事件(WGD)或片段复制事件在割手密种HB家族的扩张中发挥了更为关键的作用,其中SsHB26、SsHB63、SsHB64、SsHB65、SsHB67、SsHB95SsHB96等基因被认为保留自双子叶植物和单子叶植物分化前。转录组数据分析发现,SsHB15SsHB97均具有昼夜节律性表达特征,SsHB15在两个甘蔗原始种不同发育时期下叶片中的表达量具有明显差异,并均在基础细胞功能活跃的叶片基部高表达;SsHB97在两个甘蔗原始种不同发育时期的各组织中皆具有较高表达量,但均在叶组织中具有表达峰值。结合降解组数据分析,本研究初步推测SsHB15SsHB97在甘蔗叶片形态建成中发挥关键作用,且miR166和SsAGO10参与了SsHB15的转录后表达调控。此外,亚细胞定位和转录活性检测实验结果表明,SsHB15和SsHB97蛋白均定位于细胞核并具有转录活性,符合转录因子特征。研究结果探明了甘蔗HB基因家族的演化关系和潜在功能,并有助于进一步探究SsHBs的基因功能和分子调控机制。

福建农林大学海峡联合研究院基因组中心张积森课题组已毕业硕士生李艺寒为论文第一作者,福建农林大学海峡联合研究院基因组中心张积森教授为本文通讯作者。张积森课题组博士生王勇军、硕士生冯晓溪、已毕业博士生华秀婷(目前在广西大学工作)、已毕业硕士生窦梅杰、广西大学姚伟副教授和张木清教授参与了本研究。该研究得到了国家重点研发项目、广东省科技基金、国家高技术研究发展计划、福建省教育厅和广西科技重大专项项目资助。

Figure 1. The HBs in 11 species among 5 lineages. The evolutionary relationship of 11 species was obtained from NCBI. The numbers in parenthesis indicate the number of alleles of

.

Figure 2 Synteny and origin analysis of HB genes. (A) Synteny analysis of alleles (left) and nonalleles (right) of SsHBs. (B) Synteny analysis of HB genes from S. bicolor and S. spontaneum (one set of homologous chromosomes). (C) Numbers of HB genes from different origins in A. thaliana, S. bicolor and S. spontaneum.

Figure 3 The expression pattern of HBs based on TPM in different tissues at different stages (A), gradient developmental leaves (B), and circadian rhythms (C) in 2 Saccharum species. The expression patterns of HB15 and HB97 were presented separately (D).


文章链接:https://doi.org/10.3390/ijms23158724

图文编辑:李艺寒

排版编辑:王宇浩

校       正:李艺寒

策       划:张积森