玉米LEA-2基因家族的全基因组鉴定和ZmLEA53功能的初步验证

胚胎发育晚期丰富蛋白-2(late embryogenesis abundant proteins-2,LEA-2)基因家族在植物生长发育和逆境胁迫中起重要作用.为了探究玉米(Zea mays)LEA-2家族蛋白对干旱胁迫的响应,本研究对玉米、高粱(Sorghum bicolor)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)中的LEA-2进行蛋白序列比对,对ZmLEA-2家族基因进行了基因结构、保守基序的分析,及其在染色体上的位置及玉米种间的共线性分析,同时进行了玉米、高粱和拟南芥中LEA-2基因的共线性分析;依据转录组数据对ZmLEA-2家族基因进行了表达模式分析,并对ZmLEA53的功能进行了初步验证.结果表明:玉米中共鉴定出81个ZmLEA-2基因,在10条染色体上不均匀地分布;系统进化树分析表明,81个ZmLEA-2基因可分为7组,同一组基因间具有相似的基因结构及保守基序个数和排序.表达模式分析显示,81个ZmLEA-2基因呈现不同的表达模式.干旱胁迫下,ZmLEA53、ZmLEA7和ZmLEA64等基因表达量上升,复水后表达量下降,推测这些基因参与了玉米耐旱性调控.ZmLEA53的过表达可以提高酵母(Saccharomyces)菌株在干旱(PEG)、盐和高温胁迫下的生存率.研究结果为探索ZmLEA-2基因家族功能及解析其在干旱胁迫响应中作用途径提供参考.