基于转录组的甘蔗ScJAZ基因家族鉴定及表达分析

Jasmonate ZIM domain(JAZ)蛋白是茉莉酸信号转导途径的关键因子,参与植物抵御生物和非生物逆境胁迫信号的响应和调控.本研究基于课题组构建的多个甘蔗转录组数据库鉴定了 19个具有完整编码区的甘蔗ScJAZ家族基因(ScJAZ15～ScJAZ33),并分析了相应编码蛋白的理化性质、结构特征、进化分类及在低温、低氮和叶枯病菌(Stagonospora tainanensis)胁迫下的基因表达模式.生物信息学分析显示,ScJAZ15～ScJAZ33基因编码蛋白均属于不稳定亲水性的胞内非分泌蛋白,其氨基酸数目(94～426)和相对分子量(10 451.94～45 125.6 Da)差异较大,氨基酸序列的一致性仅为18.09％,且蛋白磷酸化和糖基化潜在位点的数目各异.ScJAZ15～ScJAZ33聚类在JAZ家族的Group A、Group B和Group C三个不同的系统分支上,19个ScJAZ成员均含有JAZ蛋白家族的两个典型保守结构域Jas基序和TIFY motif以及1个弱保守的motif 3基序,但其他结构功能未明确的motif在ScJAZ15～ScJAZ33蛋白中的数量和分布存在差异.对低温胁迫甘蔗后的转录组数据分析发现,ScJAZ17基因在耐寒性强品种FN39中下调表达,但在耐寒性弱品种ROC22中没有差异表达,推测ScJAZ17基因可能负向调节甘蔗对低温胁迫的应答反应.在低氮处理下,ScJAZ18、ScJAZ19、ScJAZ20和ScJAZ21基因均无差异表达.受叶枯病菌侵染后,在胁迫早期,抗叶枯病品种ROC22中的ScJAZ22基因下调表达,而ScJAZ24和ScJAZ30基因上调表达,在胁迫中后期,ScJAZ22、ScJAZ24和ScJAZ31基因均上调表达;感叶枯病品种FN12-047中的ScJAZ31基因在病原菌侵染的早期和中后期均上调表达,ScJAZ28基因则在病原菌侵染中后期上调表达,表明ScJAZ22、ScJAZ24、ScJAZ28、ScJAZ30和ScJAZ31在甘蔗应答叶枯病菌侵染过程中可能发挥积极调控作用.本研究结果为深入研究甘蔗ScJAZ家族基因的结构和功能提供参考.