烟草半胱氨酸蛋白酶家族和相应miRNAs的鉴定及其对PVY的响应

作     者：尹国英 刘畅 常永春 羽王洁 王兵 张盼 郭玉双 YIN Guo-ying;LIU Chang;CHANG Yong-chun;YU Wang-jie;WANG Bing;ZHANG Pan;GUO Yu-shuang

作者机构：贵州省烟草科学研究院贵阳550081 西南大学农学与生物科技学院重庆400715 山西农业大学农学院晋中030800 黑龙江大学现代农业与生态环境学院哈尔滨150006 

出 版 物：《生物技术通报》 (Biotechnology Bulletin)

年 卷 期：2023年第39卷第10期

页      面：184-196页

核心收录：

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

基　　金：中国烟草总公司贵州省公司科技项目(2022XM01) 中国烟草总公司贵州省公司科技项目(2021XM08) 贵州省烟草科学研究院科技项目(GZYKY2021-02) 

主　　题：烟草 半胱氨酸蛋白酶 基因家族 miRNA 互作 PVY响应 

摘      要：植物半胱氨酸蛋白酶(cysteine proteases,CPs)广泛影响着植物的生理过程及抗病调控。为研究烟草半胱氨酸蛋白酶在调控马铃薯Y病毒(potato virus Y,PVY)中的功能机理,本研究在全基因组水平上鉴定栽培烟草CPs基因家族,使用生物信息学方法分析CPs基因家族的进化关系、Motif基序及启动子调控元件;筛选CPs对应的mi RNAs,分析CPs基因及其对应的miRNAs在PVY感染后的表达特性。结果表明,栽培烟草中共鉴定到70个CPs基因家族成员,根据其系统发育特征和结构可分为5个亚家族,其中C1A 39个、C2A 2个、C125个,C138个,C14A 16个;Motif分析表明,同一亚家族CPs具有相似的motif分布;启动子顺式作用元件分析表明,CPs家族基因含有光应答元件、激素响应元件以及低温、干旱、高温、盐胁迫等响应元件。基于转录组和small RNA测序结果发现,PVY感染后有38个CPs基因上调表达,18个CPs基因下调表达。有28个CPs基因受51个miRNAs调控,PVY感染后,38个miRNAs表达上调,13个miRNAs表达下调,其中7个在PVY感染后与miRNAs负相关。RT-qPCR结果证明PVY感染后,有15个CPs基因表达量显著上调。研究结果有助于深入理解烟草CPs基因家族功能,及其与相应miRNAs通过互作调控烟草对PVY的响应,为研究茄科作物抗PVY分子机制提供理论依据。