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作物学研究生创新论坛科研成果展--小麦及其近缘亲属的bZIP基因家族的鉴定和进化分析以及花药发育相关小麦bZIP基因的鉴定 (第三期学术交流)

作者:         发布日期:2015-12-23     浏览次数:

     

                                     研究生创新论坛成果交流展(第三期)

小麦及其近缘亲属的bZIP基因家族的鉴定和进化分析以及花药发育相关小麦bZIP基因的鉴定

摘要

背景:

作为功能最为多样的基因家族之一,bZIP 家族参与多种生物学过程,包括花的诱导与发育、胁迫和激素信号调节、光形态建成、种子成熟与发芽、病菌的防卫反应等等。小麦是全球消费量最大的主粮作物之一,但是到目前为止,还没有对小麦bZIP基因家族的系统深入研究,尤其是那些花药发育相关的bZIP基因。先前的大量研究表明,小麦、粗山羊草、乌拉尔图小麦、二穗短柄草、大麦是禾本科家族的近缘物种,然而关于他们之家的进化关系还始终是一个谜。

结果:

基于现有的小麦基因组数据,我们鉴定了187个小麦bZIP基因家族成员,并对其进行了系统深入的分析。同时,我们从乌拉尔图小麦、粗山羊草和大麦基因组中也分别鉴定了98、96和107个bZIP家族成员,同源分析表明乌拉尔图小麦69.4%的bZIP基因和的粗山羊草68.8%的bZIP基因是同源的。和小麦的近缘亲属相比,在bZIP基因家族内小麦显然有更多的旁系同源基因。相对于乌拉尔图小麦和粗山羊草,二穗短柄草、大麦与小麦的亲缘关系更近。基于进化分析,乌拉尔图小麦、粗山羊草和小麦的bZIP基因家族成员可以分成14个亚族。基于小麦雄性不育材料的芯片数据分析,我们筛选出48个可能与花药发育相关的bZIP基因。我们挑选的23个基因中,大部分基因的表达都响应低温胁迫。这23个基因全部都展现出明显的组织表达特异性。其中的11个基因在花药中高度表达,而且它们中的大多数在小麦二系杂交组合TY806× BS366中都表现出超亲优势表达特性。

结论:

我们鉴定了小麦及其近缘物种的bZIP基因家族,并对其进行了系统深入的分析。基于同源分析,我们提出了小麦、粗山羊草、乌拉尔图小麦、二穗短柄草和大麦可能的进化关系。芯片和表达分析结果显示bZIP基因可能参与小麦花药的发育过程。我们的研究有利于后续花药发育相关基因的筛选工作。

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