小麦及其祖先物种GRF转录因子家族鉴定与表达分析

作     者：王添宁 冯雅岚 琚吉浩 吴毅 张均 马超 WANG Tian-Ning;FENG Ya-Lan;JU Ji-Hao;WU Yi;ZHANG Jun;MA Chao

作者机构：河南科技大学农学院河南洛阳471000 武昌理工学院生命科学学院湖北武汉430000 

出 版 物：《作物学报》 (Acta Agronomica Sinica)

年 卷 期：2024年第50卷第4期

页      面：897-913页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(32372227) 河南省自然科学基金项目(222300420430) 河南省高等学校青年骨干教师培养计划(2021GGJS050)资助 

主　　题：小麦 祖先物种 GRF 生物信息学 进化分析 

摘      要：生长调控因子(growth-regulating factor,GRF)在植物的生长发育、逆境响应和激素信号转导中起着重要的调控作用。系统分析小麦及其祖先物种GRF转录因子家族成员在基因组上的分布、结构、进化以及表达特性,对于深入研究GRF家族的生物学功能和小麦的进化具有重要的意义。本研究利用生物信息学方法,对乌拉尔图小麦、拟斯卑尔脱山羊草、粗山羊草、栽培二粒小麦和普通小麦5个物种的GRF成员进行全基因组鉴定,并对其理化性质、系统发育关系、基因结构、启动子顺式作用元件以及表达特性进行了分析。结果表明,乌拉尔图小麦、拟斯卑尔脱山羊草、粗山羊草、栽培二粒小麦和普通小麦中分别有15、12、19、29和53个GRF成员,通过种间共线性分析发现,TtGRFs分别有18个和29个成员与TuGRFs和AesGRFs具有共线性,TaGRFs分别有36个和37个成员与TtGRFs和AetGRFs具有共线性。启动子顺式作用元件预测发现GRF基因具有基本的转录元件以及一些与生长发育和逆境响应的结合元件。RT-qPCR分析表明,多数GRF基因在外源IAA、GA和干旱胁迫条件下呈上调表达趋势,而在高温胁迫条件下呈下调表达趋势,表明GRF家族成员在响应激素和逆境胁迫中有重要作用。系统进化分析表明,小麦与其祖先物种之间的GRF成员存在保守且复杂的进化关系。上述结果为GRF转录因子家族的进化及其功能研究提供了理论基础。