小麦DNA去甲基化酶基因全基因组鉴定及其在籽粒发育中的表达分析

作     者：蒋正宁 刘大同 张晓 江伟 王玲 李东升 程晓明 高德荣 JIANG Zhengning;LIU Datong;ZHANG Xiao;JIANG Wei;WANG Ling;LI Dongsheng;CHENG Xiaoming;GAO Derong

作者机构：江苏里下河地区农业科学研究所/农业部长江中下游小麦生物与遗传改良重点实验室江苏扬州225007 

出 版 物：《麦类作物学报》 (Journal of Triticeae Crops)

年 卷 期：2023年第43卷第11期

页      面：1361-1371页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 0901[农学-作物学] 0836[工学-生物工程] 090102[农学-作物遗传育种] 

基　　金：江苏省农业科技自主创新资金项目[CX(21)3009] 国家自然科学基金项目(31700163) 江苏省农业科学院探索性颠覆性计划项目(ZX(21)1233) 

主　　题：小麦(Triticum aestivum) DNA去甲基化酶 基因家族 籽粒 表达分析 

摘      要：DNA去甲基化酶(dMTase)是一种高度保守的表观遗传修饰因子,涉及许多生物学过程,包括生长发育、应激反应和次生代谢。本研究基于小麦基因组数据,对小麦DNA去甲基化酶基因(TadMTase)进行了全面鉴定和生物信息学分析。结果表明,小麦基因组中包含18个TadMTase基因,分布于小麦15条染色体上。系统进化分析将TadMTase分为ROS、DML3、DML4和DML5等4个亚家族,亚家族之间的TadMTase基因序列长度和内含子数量存在差异,但同一个系统进化树分支中的亚族成员具有高度相似的基因结构、保守motifs和结构域,为植物dMTase基因家族的直系同源基因,在进化方面具有保守性。亚细胞定位预测TadMTase均定位于细胞核中;通过与小麦祖先物种的进化及共线性分析,发现在小麦异源六倍体形成过程中存在部分TadMTase基因丢失;TadMTase基因家族启动子区域包含大量光信号、植物激素、胁迫响应和生长发育等相关顺式作用元件;转录组数据分析表明TadMTase基因在不同组织器官和籽粒发育不同时期表达模式不同,有一定的组织特异性。进一步RNA-Seq和荧光定量PCR分析表明TaROS1b-1A.1和TaROS1a-5A/D分别在籽粒的种皮和胚乳发育时期显著上调表达,且在强筋和弱筋小麦品种中表达存在差异。结果为TadMTase基因在调控小麦籽粒生长发育及其品质形成中的调控机制提供参考。