Page 65 - 《广西植物》2024年第12期

１２ 期 姜玲等: 大豆 ＴｒｘＧ 基因家族鉴定及表达模式分析 ２ ２ ２ ３

ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ａ ｔｏｔａｌ ｏｆ １５ ＧｍＴｒｘＧ ｇｅｎｅ ｆａｍｉｌｙ ｍｅｍｂｅｒｓ ｗｅｒｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ ｉｎ ｓｏｙｂｅａｎꎬ ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ
ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ９８２ － ２ ３９４ ａａ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ. (２) ＧｍＴｒｘＧ ｐｒｏｔｅｉｎ ｍｅｍｂｅｒｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｒｅｅ
ｓｕｂｆａｍｉｌｉｅｓꎬ ａｎｄ ｍｅｍｂｅｒｓ ｏｆ ｅａｃｈ ｓｕｂｆａｍｉｌｙ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ａ ＳＥＴ ｄｏｍａｉｎ. (３) Ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ ｍｏｓｔ ＧｍＴｒｘＧ ｇｅｎｅｓ
ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｌｙ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｉｎ ｓｔｅｍ ｔｉｐｓꎬ ｌｅａｖｅｓ ａｎｄ ｆｌｏｗｅｒｓ ｏｆ ｓｏｙｂｅａｎ. (４) Ｔｈｅ ｇｅｎｅｓ ＧｍＳＤＧ２ａ/ ｂ/ ｃ/ ｄ ｗｅｒｅ ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ ａｎｄ
ｈｉｇｈｌｙ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｂｙ ｈｅａｔ ｓｈｏｃｋ ａｎｄ ｄｒｏｕｇｈｔ. ＧｍＳＤＧ２ｂ/ ｃ ａｎｄ ＧｍＳＤＧ１４ｃ ｗｅｒｅ ｓｔｒｏｎｇｌｙ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｌｏｗ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｅｎｅｓ ＧｍＳＤＧ２ａ/ ｂꎬ ＧｍＳＤＧ１４ｃ ａｎｄ ＧｍＳＤＧ２５ａ/ ｂ ｗｅｒｅ ｕｐ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｓａｌｔ. (５) Ｍｏｓｔ ＧｍＴｒｘＧ
ｇｅｎｅｓ ｗｅｒｅ ｕｐ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｊａｓｍｏｎｉｃ ａｃｉｄ (ＪＡ) ａｎｄ ｓａｌｉｃｙｌｉｃ ａｃｉｄ (ＳＡ). Ｉｎ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎꎬ ＧｍＴｒｘＧ
ｇｅｎｅｓ ａｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｂｉｏｔｉｃ ｓｔｒｅｓｓｅｓꎬ ａｎｄ ｍｅｍｂｅｒｓ ＧｍＳＤＧ２ａ/ ｂ/ ｃ/ ｄꎬ ＧｍＳＤＧ１４ｃ ａｎｄ
ＧｍＳＤＧ２５ａ/ ｂ ｍａｙ ｐｌａｙ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｓｏｙｂｅａｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ａｂｉｏｔｉｃ ｓｔｒｅｓｓ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ
ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｙｂｅａｎ ＧｍＴｒｘＧ ｇｅｎｅ ｆａｍｉｌｙ ｍｅｍｂｅｒｓ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｓｏｙｂｅａｎꎬ ＧｍＴｒｘＧ ｇｅｎｅ ｆａｍｉｌｙꎬ ａｂｉｏｔｉｃ ｓｔｒｅｓｓꎬ ｈｏｒｍｏｎｅ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎꎬ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎｓ

在过去的 ２０ 年里ꎬ世界范围内的高温、干旱 其 中 ＴｒｘＧ ( Ｔｒｉｔｈｏｒａｘ Ｇｒｏｕｐ ) 亚 族 包 括 ５ 个
等自然灾害发生次数与持续时间显著增加ꎬ严重 ＡＲＡＢＩＤＯＰＳＩＳ ＴＲＩＴＨＯＲＡＸ １－５(ＡＴＸ１－５)蛋白成
影响了人类粮食安全ꎮ 大豆( Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ) 作为一 员、 ２ 个 ＡＲＡＢＩＤＯＰＳＩＳ ＴＲＩＴＨＯＲＡＸ￣ＲＥＬＡＴＥＤ
种重要的粮油饲兼用作物ꎬ为人类和动物提供了 (ＡＴＸＲ)蛋白成员 ＡＴＸＲ３ 和 ＡＴＸＲ７( Ｃｈｅｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ
丰富的植物蛋白质和油脂等营养物质ꎬ其生长受 ２０１７ꎻＰｉｎｏｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)ꎮ 拟南芥 ＴｒｘＧ 基因家族
外界环境严重影响ꎮ 利用现代生物信息学和生物 被证明参与了植物开花时间调控ꎬ根、叶、花器官
技术手段挖掘参与大豆逆境胁迫响应的关键基因 以及孢子体、配子体发育ꎬ种子休眠ꎬ逆境胁迫响
并加以利用ꎬ以提高大豆对逆境胁迫的耐受性ꎬ是 应等( Ｓｈａｆｉｑ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４ꎻＢｅｒｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１５ꎻＬｅｅ ｅｔ
提高大豆产量与品质的重要手段ꎮ ａｌ.ꎬ ２０２１ꎻＯｒｎｅｌａｓ￣Ａｙａｌａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２２)ꎮ 然而ꎬ目前
表观遗传调控主要包括 ＤＮＡ 甲基化、组蛋白 有关其在大豆中的同源基因家族 ＧｍＴｒｘＧ 成员的
修饰、染色质重塑、非编码 ＲＮＡ 调控等( Ｐｅｉｘｏｔｏ ｅｔ 鉴定及参与逆境胁迫响应的生物学功能却未见
ａｌ.ꎬ ２０２０)ꎬ在保证生命体的正常生长、发育与繁 报道ꎮ
衍等方面起重要作用( Ｌｉａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０ꎻＴｕｒｇｕｔ￣ 本研究以大豆为研究材料ꎬ利用生物信息学
Ｋａｒａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０ꎻＣｉｔｏｖｓｋｙꎬ ２０２２ꎻ杨涛等ꎬ ２０２２)ꎮ 和分子生物学技术手段对 ＧｍＴｒｘＧ 基因家族开展
组蛋白赖氨酸甲基化修饰是由特异的组蛋白赖氨 其理化性质、保守结构域以及表达模式分析ꎬ拟探
酸 甲 基 转 移 酶 ( ｈｉｓｔｏｎｅ ｌｙｓｉｎｅ ｍｅｔｈｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｓꎬ 讨以下问题:(１)大豆中 ＧｍＴｒｘＧ 基因家族成员数
ＨＫＭＴｓ)所催化ꎬ并且这样的甲基化修饰可以是单 量、染色体位置分布及理化性质ꎻ(２) ＧｍＴｒｘＧ 基因
甲基化(ｍｅ１)、双甲基化(ｍｅ２) 和三甲基化( ｍｅ３) 家族成员系统进化树、保守结构域、基因特征、表
(Ｌａｃｈｎｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００３ꎻ Ｌｉｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１０ꎻ 张 淼 等ꎬ 达模式等ꎻ(３) 筛选特异性响应高温、低温、盐害、
２０２２)ꎮ 通常 情 况 下ꎬ 组 蛋 白 Ｈ３ 第 ４ 位 赖 氨 酸 干旱胁迫以及茉莉酸( ｊａｓｍｏｎｉｃ ａｃｉｄꎬＪＡ) 和水杨酸
(Ｋ４) 的 ｍｅ３( Ｈ３Ｋ４ｍｅ３) 和 Ｈ３Ｋ３６ｍｅ３ 与基因转 (ｓａｌｉｃｙｌｉｃ ａｃｉｄꎬＳＡ)激素诱导的 ＧｍＴｒｘＧ 基因成员ꎮ
录激活有关ꎻＨ３Ｋ９ｍｅ２ 和 Ｈ３Ｋ２７ｍｅ３ 与基因转录 本研究对于进一步解析大豆 ＧｍＴｒｘＧ 基因的功能
抑制有关(Ｓｔｉｌｌｍａｎꎬ ２０１８)ꎮ 及其响应逆境胁迫的作用机制具有重要参考意
ＨＫＭＴｓ 是 一 类 含 有 ＳＥＴ ( Ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ ｏｆ 义ꎬ也可为耐逆大豆新种质的创制提供新的遗传
ｖａｒｉｅｇａｔｉｏｎꎬＥｎｈａｎｃｅｒ ｏｆ ｚｅｓｔｅꎬＴｒｉｔｈｏｒａｘ)结构域的家 资源ꎮ
族ꎮ ＳＥＴ 结构域是由 １３０ 个氨基酸组成的保守结
构域ꎬ在真核生物中广泛存在( Ｌｉｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９ꎻ １ 材料与方法
Ｚｈｏｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０)ꎮ 已知拟南芥中至少存在 ４９ 个
含有 ＳＥＴ 结构域的 ＳＤＧ( ＳＥＴ ＤＯＭＡＩＮ ＧＲＯＵＰ ) １.１ 实验材料
蛋白成员ꎬ并被细分为 ７ 个亚族(Ｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００７)ꎮ 本研究选用栽培大豆品种“湘春 ２７０１”作为实