木本盐生植物西伯利亚白刺NHX基因家族全基因组鉴定与表达分析

作     者：刘佳欣 朱建峰 杨秀艳 张会龙 张华新 LIU Jiaxin;ZHU Jianfeng;YANG Xiuyan;ZHANG Huilong;ZHANG Huaxin

作者机构：国家林业和草原局盐碱地研究中心北京100091 中国林业科学研究院天津林业科学研究所天津300457 中国林业科学研究院黄河三角洲综合试验中心东营257500 

出 版 物：《基因组学与应用生物学》 (Genomics and Applied Biology)

年 卷 期：2023年第42卷第7期

页      面：698-714页

学科分类：08[工学] 0829[工学-林业工程] 

基　　金：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目(CAFYBB2020MA007) 国家自然科学基金(31870663) 中国博士后科学基金资助项目(2022M723406) 黄河三角洲学者专项经费资助项目(2020)共同资助。 

主　　题：西伯利亚白刺 NHX(Na^(+)/H^(+)逆转运蛋白)基因家族 盐胁迫 耐盐分子机制 

摘      要：本研究旨在探究西伯利亚白刺(Nitraria sibirica)中一类重要的Na+/H+逆转运蛋白编码基因NHX家族生物信息学特征及非生物胁迫下的表达模式,为深入解析盐胁迫下西伯利亚白刺NHXs基因的功能奠定基础。本研究基于西伯利亚白刺全基因组数据,以拟南芥(Arabidopsis thaliana)NHXs基因序列为参考获得西伯利亚白刺NHXs基因。在西伯利亚白刺中共鉴定出12个NHXs成员,基于亚细胞定位预测结果将NsNHXs分成3个不同的系统发育组,分别分布在5、 6、 7、 8、 12号染色体上。结果显示,NsNHXs氨基酸长度在408~1 190 aa,分子量在44.460 00~130.780 74 kDa,等电点在5.36~8.86,亲水系数在0.114~0.713,具有8~12个跨膜螺旋结构。物种内共线性分析发现6对存在共线性关系的基因,物种间共线性分析结果显示,在西伯利亚白刺和拟南芥之间共鉴定出6对直系同源基因。基因表达热图显示,NaCl处理后,NsNHX4和NsNHX7基因表达水平最高。NaCl和CaCl2混合处理下,NsNHX4和NsNHX7基因表达水平最高,且相较于单一NaCl溶液处理基因表达水平更高,NsNHX1和NsNHX7在转录水平上表达均上调。400 mmol/L NaCl胁迫处理下西伯利亚白刺叶片和根中NsNHX家族基因的实时定量PCR结果表明,NsNHX基因家族的表达存在组织差异性,NsNHX1和NsNHX7在西伯利亚白刺叶片和根中表达均上调,NsNHX4在西伯利亚白刺叶片组织中表达上调,而在根中表达下调,NsNHX1、NsNHX4和NsNHX7基因可能在植物耐盐性调控中发挥重要作用。本研究为盐胁迫下西伯利亚白刺NHX家族功能研究提供了重要信息,也为进一步研究盐胁迫调控机制提供了候选基因。