亚麻DMP基因家族的全基因组鉴定与分析

DMP家族成员是植物特有的膜蛋白,在植物生殖发育及衰老过程中发挥重要作用.亚麻是我国重要的油料及经济作物,目前关于DMP基因家族在亚麻中的分布及功能研究尚未有报道.本研究利用生物信息学方法对亚麻DMP基因家族进行鉴定,对其序列特征、系统进化、复制事件进行了分析,并利用转录组数据和qRT-PCR分析其在不同组织器官及胁迫处理下的表达模式.本研究以陇亚10号基因组为参照,利用同源性分析共鉴定到17个LuDMP成员,命名为LuDMP-1～LuDMP-17,不均匀分布在9条染色体上.序列特征分析结果表明,除LuDMP-9、LuDMP-16和LuDMP-17外,其余成员均不含内含子;基因启动子区含有大量激素与逆境胁迫相关响应元件;编码的蛋白氨基酸长度为195～240 aa,分子量为20946～25830 Da,等电点为4.76～9.71;所有蛋白均为疏水性蛋白,含有2～5个跨膜结构域及4～8个motif,其中有4个motif存在于所有LuDMP蛋白;绝大多数蛋白定位于细胞膜.LuDMP家族共有3对串联复制事件和8对片段复制事件,进化过程中经历了强烈的纯化选择.转录组分析结果表明,大多数LuDMP成员在果实和茎中呈现特异性表达模式.系统进化分析将DMP蛋白分为5个亚族,第III亚族DMP数量最多,含有11个LuDMP成员,各亚族中DMP蛋白具有单子叶或双子叶特异性聚类模式.第IV亚族中的LuDMP-1和LuDMP-7与拟南芥及玉米单倍体诱导基因具有很近的亲缘关系,位于同一进化分支,序列同源性达到67％以上,而且该基因在成熟花药中的表达量明显高于其他组织,推测其为亚麻单倍体诱导的候选基因.本研究在陇亚10号中克隆到了LuDMP-1,全长为699 bp.LuDMP-1/7启动子区域含有激素响应及逆境胁迫相关作用元件,吲哚乙酸、赤霉素、萘乙酸、聚乙二醇、高温及低温处理下,LuDMP-1/7基因表达量均有不同程度的提高,其中对低温和高温的响应最明显,分别较对照提高了约260和600倍.本研究为阐明亚麻DMP蛋白的功能奠定了基础,并为亚麻单倍体育种提供了基因资源.