木薯AT-hook基序核定位基因家族的全基因组鉴定、表达谱及调控网络分析

文献类型： 中文期刊

第一作者： 王雨

作者： 王雨;郑芸霏;赵海旭;李美英;谢郑楠;叶晓雪;纪长绵;胡伟

作者机构：

关键词： 木薯;AHL基因家族;生物信息学分析;表达分析;调控网络

期刊名称： 热带作物学报

ISSN： 1000-2561

年卷期： 2025 年 46 卷 010 期

页码： 2299-2313

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： AT-Hook基序核定位(AT-hook Motif Nuclear Localized,AHL)蛋白作为植物中广泛存在的调控因子,在植物生长发育调控和逆境胁迫中发挥重要作用.尽管该基因家族在多个植物中已被研究,但木薯(Manihotesculenta)AHL家族的基因组学特征、进化机制及其表达调控模式仍未见报道.本研究基于木薯SC205的参考基因组,通过全基因组鉴定、系统进化分析、基因结构解析以及大规模转录组数据整合,系统揭示MeAHL家族的进化特征、基因表达模式和调控模块.研究共鉴定41个MeAHL基因,其中40个为不稳定蛋白,氨基酸数量介于188~446 aa之间.系统进化分析将其分为Clade A和Clade B两个分支,并在Chr01和Chr02染色体的远端粒区域发现2个MeAHL基因簇.进化机制分析表明全基因组复制(WGD)事件是驱动该家族扩张的主要进化动力.结构域分析显示MeAHL基因含有PPC/DUF296结构域和AT-hook基序:Clade A基因含有单个Type-Ⅰ AT-hook基序,而Clade B基因多具有Type-Ⅰ和Type-Ⅱ双基序.启动子顺式作用元件分析揭示MeAHL基因启动子区富集光响应元件、植物激素响应元件以及生物/非生物胁迫响应元件,暗示其功能多样性.多组织转录组分析显示MeAHL两个分支在11种不同组织中呈现差异表达模式,暗示其亚家族功能分化.非生物/生物胁迫转录组分析表明,部分MeAHL对干旱(ABA/PEG处理)、木薯细菌性萎蔫病(Xanthomonas axonopodispv.manihotis)和螨虫侵害等胁迫具有显著响应,且呈现分支特异性的表达模式.蛋白互作网络分析显示部分MeAHL可与bHLH、NAC、ARF、NB-LRR等参与发育调控和逆境响应相关的蛋白形成功能模块.本研究结果系统解析MeAHL基因家族进化特征与亚家族功能分化,及其响应不同生物学过程的基因表达模式和部分MeAHL的调控模块,为利用该家族基因进行木薯分子育种设计提供理论依据.

分类号： S533

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