基于干旱胁迫转录组信息的蚕豆ASPAT基因家族分析

蚕豆(Vicia faba L.)是一种重要的食用豆作物,干旱会导致蚕豆产量降低.鉴定蚕豆耐旱基因,有利于通过分子标记辅助育种和基因工程手段培育抗旱品种.在前期研究中,我们通过转录组测序鉴定出了一类天冬氨酸转氨酶基因(ASPAT)响应蚕豆干旱胁迫.ASPAT催化天冬氨酸(ASP)和α-酮戊二酸的可逆转氨反应,生成草酰乙酸和谷氨酸,是参与植物体代谢的关键酶.本文基于转录组测序数据,通过生物信息学方法全基因组鉴定了蚕豆ASPAT基因家族成员,并分析了各基因家族成员的理化性质、亚细胞定位、基因结构、蛋白结构域、保守基序、系统进化、蛋白质互作和基因表达模式.结果显示,蚕豆转录参考基因组中共有8个ASPAT基因家族成员,包括3个真核型ASPAT(AAT)基因和5个原核型ASPAT(PAT)基因,分别定位于线粒体和叶绿体.系统发育分析表明,蚕豆ASPAT蛋白主要可分为2个亚族Iα和Iβ.Iα为AAT蛋白,包括VfASPAT1～VfASPAT3.Iβ为PAT蛋白,包括VfASPAT4～VfASPAT8.蚕豆ASPAT家族成员均含有motif 1、motif 3、motif 9,且具有相似的基因结构和共同的蛋白结构域Aminotran-1-2.VfASPAT蛋白互作网络分析表明该家族成员可能参与逆境胁迫代谢过程.转录组和荧光定量PCR分析表明该家族8个成员在干旱处理16 h和64 h表达模式不同,除VfASPAT4和VfASPAT6外其他基因表达量都呈上调趋势,表明VfASPAT基因可能对干旱胁迫有正向调控作用.本文研究结果为进一步分析蚕豆ASPAT的抗旱功能,应用ASPAT提高蚕豆抗旱性奠定了基础.