Page 131 - 《广西植物》2026年第1期
P. 131
１ 期 胡国瑾等: 水母雪兔子 ＧＰＡＴ 家族全基因组鉴定及表达分析 １ ２ ７
ＳｍＧＰＡＴ８、ＳｍＧＰＡＴ９ 和 ＳｍＧＰＡＴ１４) 属 于 亲 水 性 基准ꎬ将 １５ 个 ＳｍＧＰＡＴ 蛋白分为 Ｇｒｏｕｐ １(８ 个)、
蛋白(亲水性平均系数小于 ０)ꎬ其余成员均呈现 Ｇｒｏｕｐ ２(２ 个)、Ｇｒｏｕｐ ３(５ 个)ꎬ其中 Ｇｒｏｕｐ １ 对应
典型疏水蛋白特征ꎻ亚细胞定位预测表明水母雪 拟南芥 ＡｔＧＰＡＴ１ － ＡｔＧＰＡＴ８ꎬＧｒｏｕｐ ２ 对应拟南芥
兔 子 中 ＳｍＧＰＡＴ１、 ＳｍＧＰＡＴ５、 ＳｍＧＰＡＴ９、 的 ＡｔＧＰＡＴ９ꎬＧｒｏｕｐ ３ 和拟南芥的 ＡＴＳ１ 在同一亚
ＳｍＧＰＡＴ１１、ＳｍＧＰＡＴ１３ 和 ＳｍＧＰＡＴ１５ 主要定位于 族中ꎮ
线 粒 体ꎬ ＳｍＧＰＡＴ２、 ＳｍＧＰＡＴ３、 ＳｍＧＰＡＴ８ 和 ２.５ 水母雪兔子 ＧＰＡＴ 基因家族保守基序和基因
ＳｍＧＰＡＴ１４ 主 要 定 位 于 内 质 网ꎬ ＳｍＧＰＡＴ４、 结构分析
ＳｍＧＰＡＴ６、ＳｍＧＰＡＴ１０ 和 ＳｍＧＰＡＴ１２ 同 时 定 位 于 对 ＳｍＧＰＡＴ 基因家族成员进行系统发育树、基
线粒体和内质网ꎬＳｍＧＰＡＴ７ 定位于叶绿体ꎮ 因结 构 和 保 守 基 序 分 析ꎬ 结 果 如 图 ４ 所 示ꎬ
２.２ 水母雪兔子 ＧＰＡＴ 基因家族的染色体定位 ＳｍＧＰＡＴ 基因家族成员分为 ３ 类 ( Ｇｒｏｕｐ １－Ｇｒｏｕｐ
通过染色体定位进一步分析 ＳｍＧＰＡＴ 家族成 ３)ꎬ与蛋 白 进 化 树 分 类 相 一 致ꎮ 对 水 母 雪 兔 子
员ꎮ 结果如图 １ 所示ꎬ水母雪兔子 １５ 个 ＳｍＧＰＡＴ ＳｍＧＰＡＴ 基因家族成员进行保守基序的分析ꎬ在
基因在 １０ 条染色体上呈现不均匀分布ꎮ 其 中ꎬ Ｇｒｏｕｐ １ 中 ＳｍＧＰＡＴ６、ＳｍＧＰＡＴ１０、ＳｍＧＰＡＴ１５ 基因
Ｃｈｒ１３ 有 ３ 个 ＳｍＧＰＡＴ 基因( ＳｍＧＰＡＴ９、ＳｍＧＰＡＴ１０ 结构较为相似ꎬ外显子数目均为 ２ꎬ其余 ５ 个基因
和 ＳｍＧＰＡＴ１１)ꎬ Ｃｈｒ０１ ( ＳｍＧＰＡＴ１ 和 ＳｍＧＰＡＴ２)、 ( ＳｍＧＰＡＴ１、 ＳｍＧＰＡＴ４、 ＳｍＧＰＡＴ１１、 ＳｍＧＰＡＴ１２、
Ｃｈｒ１１(ＳｍＧＰＡＴ６ 和 ＳｍＧＰＡＴ７)、Ｃｈｒ１５( ＳｍＧＰＡＴ１２ ＳｍＧＰＡＴ１３)外显子数目为 ７ ~ １４ꎮ 在 Ｇｒｏｕｐ ２ 中 ２
和 ＳｍＧＰＡＴ１３)上均有 ２ 个 ＳｍＧＰＡＴ 基因ꎮ 其余 ６ 个基因(ＳｍＧＰＡＴ２ 和 ＳｍＧＰＡＴ７) 结构也相似ꎬ均有
条染色体上各有 １ 个基因ꎬ其中 ＳｍＧＰＡＴ３ 分布在 ２ 个 外 显 子ꎬ在 Ｇｒｏｕｐ ３ 中 ５ 个 基 因 ( ＳｍＧＰＡＴ３、
Ｃｈｒ０３ 上ꎬＳｍＧＰＡＴ４ 分布在 Ｃｈｒ０５ 上ꎬＳｍＧＰＡＴ５ 分 ＳｍＧＰＡＴ５、 ＳｍＧＰＡＴ８、 ＳｍＧＰＡＴ９、 ＳｍＧＰＡＴ１４) 的 外
布 在 Ｃｈｒ０７ 上ꎬ ＳｍＧＰＡＴ８ 分 布 在 Ｃｈｒ１２ 上ꎬ 显子数 目 变 化 最 大ꎬ 为 ２ ~ １２ꎮ 总 体 而 言ꎬ 不 同
ＳｍＧＰＡＴ１４ 分 布 在 Ｃｈｒ１６ 上ꎬ ＳｍＧＰＡＴ１５ 分 布 在 ＳｍＧＰＡＴ 基因的外显子数目和基因长度都具有显
Ｃｈｒ１７ 上ꎮ 著差异ꎬ从而预测 ＳｍＧＰＡＴ 基因家族成员之间可
２.３ 水母雪兔子 ＧＰＡＴ 基因家族的蛋白质二级与 能存在功能上的分化ꎮ
三级结构分析 就 ＳｍＧＰＡＴ 基因家族成员的基序结构( 图 ４)
对 ＳｍＧＰＡＴ 基因家族的蛋白质序列进行二级 而言ꎬＧｒｏｕｐ １ － Ｇｒｏｕｐ ３ 中 同 一 组 中 成 员 含 有 的
结构的预测ꎮ 由表 ３ 可知ꎬＳｍＧＰＡＴ 基因家族的成 Ｍｏｔｉｆ 结构相似ꎬ如 Ｇｒｏｕｐ １ 中 ８ 个 ＳｍＧＰＡＴ 家族成
员蛋白质主要由 ３ 种结构形式组成ꎬ即 α￣螺旋、延 员基序较多ꎬ均含有 Ｍｏｔｉｆ １、Ｍｏｔｉｆ ２、Ｍｏｔｉｆ ３、Ｍｏｔｉｆ
长链 和 无 规 则 卷 曲ꎮ 其 中ꎬ α￣螺 旋 的 比 例 在 ４、Ｍｏｔｉｆ ５、Ｍｏｔｉｆ ６ 和 Ｍｏｔｉｆ １０ꎬ因此可以推测该组
３１.０４％(ＳｍＧＰＡＴ８) ~ ５１.５７％( ＳｍＧＰＡＴ１５) 之间ꎬ ＳｍＧＰＡＴ 基因在功能上可能存在一定的相似性ꎮ
延长 链 的 比 例 在 ８. ５３％ ( ＳｍＧＰＡＴ５ ) ~ １７. ３７％ Ｇｒｏｕｐ ２ 成员(ＳｍＧＰＡＴ２ 和 ＳｍＧＰＡＴ７)仅保留 Ｍｏｔｉｆ
(ＳｍＧＰＡＴ２)之间ꎬ无规则卷曲的比例则从 ３９.５７％ ７ 单一基序组件ꎬ而 Ｇｒｏｕｐ ３ 则含有 ２ ~ ６ 个基序ꎬ
(ＳｍＧＰＡＴ１５) 至 ５６. ４９％ ( ＳｍＧＰＡＴ８) 不等ꎮ 这些 多数呈现 Ｍｏｔｉｆ ７、Ｍｏｔｉｆ ８、Ｍｏｔｉｆ １１、Ｍｏｔｉｆ １２ 及 Ｍｏｔｉｆ
结 构 的 平 均 占 比 分 别 为 ３９. ３３％、 １２. ８２％ 和 １３ 的特征性组合ꎮ 进一步分析表明ꎬ同一组内成
４７.８５％ꎮ 此 外ꎬ 通 过 Ｓｗｉｓｓ￣Ｍｏｄｅｌ 平 台 构 建 员间 ｍｏｔｉｆ 排列模式保持高度保守性ꎬ基因架构呈
ＳｍＧＰＡＴ 蛋白三维构象模型ꎬ预测显示各亚族成员 现同源特征ꎬ不同组间比较显示 ｍｏｔｉｆ 组合呈现显
间三级结构呈现高度保守性ꎬ其空间排布与二级 著异质性ꎬ推测 ＳｍＧＰＡＴ 基因家族成员不同组别
结构预测具有一致性ꎬ主要结构元件为 α￣螺旋及 中的 ＳｍＧＰＡＴ 基因在植物生长发育中具有不同的
无规卷曲(图 ２)ꎮ 生物学功能ꎮ
２.４ 水母雪兔子 ＧＰＡＴ 基因家族的系统发育分析 ２.６ 水 母 雪 兔 子 ＧＰＡＴ 基 因 家 族 顺 式 作 用 元 件
为深入解析 ＳｍＧＰＡＴ 基因家族蛋白之间的进 分析
化关系ꎬ构建水母雪兔子(１５ 个 ＳｍＧＰＡＴ 蛋白) 与 对上游 １ ５００ ｂｐ 的起始密码子进行顺式作用
拟南芥(１０ 个 ＧＰＡＴ 蛋白)序列的系统发育树ꎮ 如 元件预测ꎬ结果如图 ５ 所示ꎬＳｍＧＰＡＴ 基因主要包
图 ３ 所示ꎬ以模式植物拟南芥的蛋白家族为分类 含激素响应、光响应和胁迫响应的元件ꎬ其中胁迫
