紫花苜蓿MsCEP基因家族的鉴定及其调控根系生长发育功能的分析OA北大核心CSTPCD

【目的】碳末端编码肽CEP(C-terminal encoded peptides)为一种能够编码由根系分泌的激素类多肽基因,是调控植物根系生长发育的关键基因。鉴定紫花苜蓿MsCEP基因家族成员,分析其基本特征、不同组织中表达差异,以及对根系生长的作用,为后续解析紫花苜蓿MsCEP基因在根系生长发育中的功能提供分子理论依据。【方法】根据紫花苜蓿新疆大叶基因组信息,以蒺藜苜蓿MtCEP家族蛋白为参考序列,使用TBtools中的本地BLAST及特征结构域筛选鉴定出紫花苜蓿MsCEP基因家族成员。利用生物信息学方法分别分析苜蓿MsCEP的基因基本特征、蛋白基本特征、系统进化关系等。利用转录组数据和实时荧光定量PCR技术分析检测紫花苜蓿MsCEP基因家族成员在不同组织中的表达模式。利用外施试验探究成熟MsCEP肽在根系生长发育中的功能。【结果】在紫花苜蓿新疆大叶基因组中鉴定出35个MsCEP家族成员,分布于18条染色体上,不含有内含子,均具有1个N端信号肽,1个或2个CEP家族保守结构域。MsCEP蛋白氨基酸长度为59—150,分子量为6.7—16.2 kDa,等电点为5.80—10.41,不稳定系数为30.63—89.93,脂肪系数为54.41—134.88,平均疏水指数为-1.110—0.377。亚细胞定位预测显示,MsCEP蛋白主要定位于细胞核、细胞质膜、叶绿体、高尔基体中。系统进化关系分析发现,该家族成员与拟南芥、蒺藜苜蓿的不同成员相互嵌合形成3个分支,其中,最大分支为48个CEP成员。共线性分析发现,紫花苜蓿MsCEP基因与拟南芥和蒺藜苜蓿都存在共线性关系。组织表达分析发现,MsCEP家族成员具有明显的组织特异性,在根中的表达量相对较高,在叶片中的表达量相对较低,甚至不表达,其中有22个在根中的表达量高于其他组织。外施合成的成熟MsCEP2多肽会抑制拟南芥的主根和侧根生长,减少侧根数,降低侧根密度。【结论】在紫花苜蓿新疆大叶中共鉴定出35个MsCEP基因,成员之间具有较高的保守性,MsCEP基因主要在根系中表达,外施合成的成熟MsCEP多肽可调控根系生长,表明MsCEP多肽在紫花苜蓿根系生长发育中发挥重要作用。