芝麻NPF家族基因鉴定与渍害胁迫表达分析
武轲
杜振伟
樊亚栋
江晓林
崔承齐
王静静
赵凤莉
张如平
刘艳阳
梅鸿献
河南省农业科学院 芝麻研究中心,河南 郑州 450002
摘要：硝酸盐转运蛋白1/肽转运蛋白家族(NRT1/PTR family,NPF)在植物氮素吸收利用中发挥着重要作用,同时参与多种生物、非生物胁迫响应.为解析芝麻(Sesamum indicum L.)NPF在渍害胁迫中的功能,通过生物信息学方法首次系统鉴定了芝麻NPF基因(SiNPF),并部分阐明其在渍害胁迫下的动态表达特征.全基因组分析结果表明,在芝麻中共鉴定出66个SiNPF成员,分布于芝麻12条染色体上(chr13除外),其中chr2(12个)、chr6(11个)、chr8(9个)和chr9(8个)为基因富集区.系统进化树构建(Mega 7,NJ法)结果将其划分为10个亚家族.基因结构和保守基序分析发现,多数SiNPF基因结构相似,且具有较高的保守性,其中44个SiNPF包含所有保守基序.蛋白质特性分析揭示,SiNPF蛋白分子质量集中于20.96～135.01 ku,多数为碱性(48个)和稳定(52个)蛋白质,全部为疏水蛋白质(GRAVY>0).跨膜拓扑预测(TMHMM)结果表明,SiNPF蛋白包含多个跨膜结构(4～17个).启动子顺式作用元件预测结果显示,基因启动子上游光响应元件和脱落酸响应、厌氧诱导及茉莉酸甲酯响应元件分布频率较高.转录组分析发现,渍害胁迫下,15个SiNPF在芝麻品种C177和C185根部显著下调表达,而SiNPF2、SiNPF48和SiNPF56显著上调表达.分别克隆芝麻品种C177和C185中上述3个显著上调的SiNPF基因,并测序比对,发现2个品种氨基酸序列差异有限,整体上相似度较高.RT-qPCR验证表明,3个基因在渍害胁迫下的表达模式与转录组测序结果高度一致.可见,部分SiNPF基因与芝麻的渍害响应存在密切关系,为进一步探究SiNPF基因的生物学功能及培育芝麻耐渍新品种提供了理论依据.
关键词：芝麻SiNPF渍害胁迫生物信息学分析表达分析
分类号：S565.3(经济作物)
资助基金：现代农业产业技术体系(CARS-14-1-01)中国博士后科学基金面上项目(2024M750821)河南省科技攻关项目(232102110176)河南省科技攻关项目(242102110277)河南省农业科学院科技创新团队项目(2024TD22)河南省农业科学院基础性科研工作项目(2025JC19)河南省农业科学院自主创新项目(2025ZC42)河南省青年科学基金项目(252300421667)
论文发表日期：2025-12-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 49-61 )
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