《植物生理学报》 2019, 55(9): 1406-1417

毛竹Dirigent基因家族的全基因组鉴定与分析

陈家璐^1,2, 张智俊^1,2,*, 刘笑雨^1,2, 朱丰晓^1,2

1浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室, 杭州311300 2浙江农林大学林业与生物技术学院, 杭州311300

通信作者：张智俊；E-mail: zjzhang@zafu.edu.cn

摘　要：

Dirigent (DIR)是指导维管植物木质素与木脂素生物合成的一类关键基因, 在植物抵御非生物胁迫、生物防御应答和次生代谢调控等生长发育过程中起重要作用。本研究通过生物信息学方法, 基于全基因组数据对毛竹(Phyllostachys edulis) DIR基因家族成员进行鉴定, 并对其基因结构、启动子元件、编码蛋白理化性质、系统进化关系、蛋白三级结构及表达模式等进行了解析。结果表明: 毛竹全基因组一共含有43个DIR候选成员, 其基因结构、基序和结构域相对保守, 所有成员均具有dirigent结构域, 3个成员还含有抗虫相关凝集素基因jacalin结构域。基于系统进化关系将43个毛竹成员聚集分为3个不同的亚家族, 各成员理化特性有一定差异,但多数含有信号肽。其同水稻(Oryza sativa)共线性关系远高于拟南芥(Arabidopsis thaliana), 染色体水平存在全基因组复制加倍现象。蛋白同源模建显示DIR蛋白质三级结构相对保守, 基因上游启动子含有多个同非生物胁迫和激素诱导相关顺式作用元件。结合毛竹转录组测序数据进行DIR基因表达量分析, 发现多个成员参与了笋快速生长发育过程, 并响应赤霉素和萘乙酸的诱导表达。以上结果为开展毛竹DIR基因功能鉴定, 深入了解木质素和木脂素生物合成途径及植物抗逆机制研究提供参考。

关键词：毛竹; Dirigent基因家族; 系统进化; 共线性

收稿：2019-07-02   修定：2019-08-13

资助：国家自然科学基金(31770721)和浙江省自然科学基金(LY14C160009)。