Page 91 - 《广西植物》2023年第2期

２ 期 巩元勇等: 棉花 ＤＵＲ３ 基因的鉴定及进化分析 ２ ８ ５

棉花基因组庞大而复杂ꎬ很大程度限制了棉花分 搜索获得 Ｅ 值小于 ｅ －１０ 的同源序列ꎬ将获得的序列
子生物学的研究进度ꎮ 随着二倍体 Ｄ 亚组雷蒙德 (棉 花 和 拟 南 芥 ) 利 用 ＩｎｔｅｒＰｒｏｓｃａｎ５ ( ｈｔｔｐ: / /
氏棉(Ｇ. ｒａｉｍｏｎｄｉｉ)(Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２ａ)和 Ａ 亚组 ｗｗｗ.ｅｂｉ. ａｃ. ｕｋ / Ｔｏｏｌｓ/ ｐｆａ / ｉｐｒｓｃａｎ / ) 在 线 分 析 其 功
亚洲棉(Ｇ. ａｒｂｏｒｅｕｍ)(Ｌｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４)测序工作的 能结构域的存在情况ꎬ最终确定目标序列ꎮ
完成ꎬ陆地棉遗传标准系 ＴＭ￣１ 全基因组序列也得 １.２.２ 植物 ＤＵＲ３ 基因基本信息的获取 棉花及本
以公布(Ｌｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１５ꎻ Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１５)ꎬ在联 研究所需植物 ＤＵＲ３ 基因的编码区长度、ＣＤＳ 序列
合基因组研究所( Ｊｏｉｎｔ Ｇｅｎｏｍｅ ＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＪＧＩ) 上已 长度、外显子个数等信息均从 Ｐｈｙｔｏｚｏｍｅ 数据库中
经引入了陆地棉和雷蒙德氏棉基因组ꎬ这必将加 获得ꎻ利用 ＰｒｏｔＰａｒａｍ ｔｏｏｌ ( ｈｔｔｐ: / / ｗｅｂ.ｅｘｐａｓｙ.ｏｒｇ /
速棉花功能基因的研究进度ꎮ 本文从 ＪＧＩ 上的陆 ｐｒｏｔｐａｒａｍ / )在线分析中所获得植物 ＤＵＲ３ 基因氨
地棉和雷蒙德氏棉基因组中鉴定棉花的 ＤＵＲ３ 基 基酸序列的分子量、等电点等基本信息ꎮ
因ꎬ并进行相关生物信息学分析ꎬ可为该基因进一 １.２. ３ ＤＵＲ３ 基 因 的 生 物 信 息 学 分 析 运 用

步的克隆和功能验证提供理论基础ꎮ ＤＮＡＭＡＮ 软件对不同植物 ＤＵＲ３ 基因的氨基酸序
列 进 行 多 重 序 列 比 对ꎻ 采 用 ＭＥＧＡ６ 软 件 和
１ 材料与方法 Ｎｅｉｇｈｂｏｒ￣Ｊｏｉｎｉｎｇ 法对不同物种的 ＤＵＲ３ 蛋白质序
列构建 进 化 树ꎬ校 验 参 数 Ｂｏｏｔｓｔｒａｐ ＝ １ ０００ꎻ 利 用
１.１ 材料 Ｌａｓｅｒｇｅｎｅ 软件的 ＭｅｇＡｌｉｇｎ 分析不同植物 ＤＵＲ３ 基
从 ＮＣＢＩ(ｈｔｔｐｓ:/ / ｗｗｗ.ｎｃｂｉ.ｎｌｍ.ｎｉｈ.ｇｏｖ/ )搜索获 因氨基酸序列间的相似性ꎻ利用 ＭＥＭＥ ( ｈｔｔｐ: / /
得如下物种 ＤＵＲ３ 基因的序列:拟南芥(Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｍｅｍｅ. ｓｄｓｃ. ｅｄｕ / ｍｅｍｅ / ｍｅｍｅ. ｈｔｍｌ) 鉴 定 分 析 植 物
ｔｈａｌｉａｎａꎬＡｔＤＵＲ３ꎬ ＮＰ ＿１９９３５１)、 水 稻 ( Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａꎬ ＤＵＲ３ 蛋 白 质 序 列 保 守 基 序ꎻ 利 用 ＴＭＨＭＭ
ＯｓＤＵＲ３ꎬＮＰ＿００１０６５５１３)、玉米(Ｚｅａ ｍａｙｓꎬＺｍＤＵＲ３ꎬ ( ｈｔｔｐｓ: / / ｓｅｒｖｉｃｅｓ. ｈｅａｌｔｈｔｅｃｈ. ｄｔｕ. ｄｋ / ｓｅｒｖｉｃｅ. ｐｈｐ?
ＫＪ６５２２４２)、 高 粱 ( Ｓｏｒｇｈｕｍ ｂｉｃｏｌｏｒꎬ ＳｂＤＵＲ３ꎬ ＸＰ ＿ ＴＭＨＭＭ￣２.０)在线预测植物 ＤＵＲ３ 蛋白序列的跨
００２４３８１１８. １)、 谷 子 ( Ｓｅｔａｒｉａ ｉｔａｌｉｃａꎬ ＳｉＤＵＲ３ꎬ ＸＰ ＿ 膜结 构 域ꎻ 采 用 ＧＳＤＳ９ ( Ｇｅｎｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｄｉｓｐｅｌｙ
００４９６５０６６.１)、 番 茄 ( Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍꎬ ＳｌＤＵＲ３ꎬ Ｓｅｒｖｅｒꎬ ｈｔｔｐ: / / ｇｓｄｓ. ｃｂｉ. ｐｋｕ. ｅｄｕ. ｃｎ / ) ( Ｈｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ
ＸＰ ＿ ００４２４５９９９. １ )、 葡 萄 ( Ｖｉｔｉｓ ｖｉｎｉｆｅｒａꎬ ＶｖＤＵＲ３ꎬ ２０１５)在线绘制不同植物 ＤＵＲ３ 基因结构图ꎻ采用
ＸＰ＿００２２６３０４３.１)、 大 豆 ( Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘꎬ ＧｍＤＵＲ３ꎬ ＤｎａＳＰｖ５ 计算获得棉花 ＤＵＲ３ 旁系同源基因和直
ＸＰ＿００３５２３９０４.１)、大 麦 ( Ｈｏｒｄｅｕｍ ｖｕｌｇａｒｅꎬ ＨｖＤＵＲ３ꎬ 系同源基因的非同义替换( Ｋ ) 和同义替换( Ｋ )ꎬ
ａ ｓ
ＢＡＪ９４４３３.１)、二穗短柄草(Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎꎬ 计算出 Ｋ / Ｋ 比值ꎮ
ａ
ｓ
ＢｄＤＵＲ３ꎬ ＸＰ＿００３５７１６８７.１)、 蒺 藜 苜 蓿 ( Ｍｅｄｉｃａｇｏ
ｔｒｕｎｃａｔｕｌａꎬ ＭｔＤＵＲ３ꎬ ＸＰ＿００３６１２５８３.１)、 毛 果 杨 ２ 结果与分析
(Ｐｏｐｕｌｕｓ ｔｒｉｃｈｏｃａｒｐａꎬＰｔＤＵＲ３ꎬＸＰ＿００２３０３４７２.２)、酿酒
酵母(Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅꎬＳｃＤＵＲ３ꎬＬ１９８７５.１)、构 ２.１ 棉花 ＤＵＲ３ 基因的鉴定及序列基本信息

巢曲霉(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｄｕｌａｎｓꎬＡｎＤＵＲ３ꎬＡＣＺ６２６３９.１)、 从陆地棉异源四倍体标准系 ＴＭ￣１ 基因组中共
条斑紫菜(Ｐｙｒｏｐｉａ ｙｅｚｏｅｎｓｉｓꎬＰｙＤＵＲ３ꎬＢＡＵ０４１１４.１)、 鉴定出 ２ 个 ＤＵＲ３ 同源基因ꎬ一个是位于 Ａ０３ 亚基
长牡蛎(Ｃｒａｓｓｏｓｔｒｅａ ｇｉｇａｓꎬＣｇＤＵＲ３ꎬＸＰ＿０１９９２９７２５.１)、 因组的 Ｇｏｈｉｒ.Ａ０３ｇ１７９８００ 基因ꎬ另一个是位于 Ｄ０８
砗磲( Ｔｒｉｄａｃｎａ ｓｑｕａｍｏｓａꎬＴｓＤＵＲ３ꎬＭＦ０７３１８１. １)ꎬ从 亚基因组的 Ｇｏｈｉｒ. Ｄ０８ｇ００１５００ 基因ꎬ为表述方便ꎬ

ＪＧＩ 的 Ｐｈｙｔｏｚｏｍｅ (ｈｔｔｐｓ:/ / ｐｈｙｔｏｚｏｍｅ.ｊｇｉ.ｄｏｅ.ｇｏｖ/ ｐｚ/ 将 Ｇｏｈｉｒ. Ａ０３ｇ１７９８００ 基 因 命 名 为 ＧｈＤＵＲ３.１ꎬ 将
ｐｏｒｔａｌ.ｈｔｍｌ)获得上面所述植物 ＤＵＲ３ 基因的编码区 Ｇｏｈｉｒ.Ｄ０８ｇ００１５００ 基因命名为 ＧｈＤＵＲ３.２ꎮ 从雷蒙

及 ＣＤＳ 序列信息ꎮ 德氏 棉 基 因 组 中 鉴 定 出 １ 个 ＤＵＲ３ 同 源 基 因
１.２ 棉花 ＤＵＲ３ 基因的鉴定及生物信息学分析 Ｇｏｒａｉ.００５Ｇ２２８７００ꎬ命名为 ＧｒＤＵＲ３ꎮ 用 ＩｎｔｅｒＰｒｏｓｃａｎ５

１.２.１ 棉花 ＤＵＲ３ 基因的鉴定 以拟南芥 ＡｔＤＵＲ３ 分析这 ３ 个 ＤＵＲ３ 基因的氨基酸序列ꎬ它们都属于
基因的蛋白质序列(ＮＣＢＩ 登录号: ＮＰ＿１９９３５１) 为 Ｓｏｄｉｕｍ/ ｓｏｌｕｔｅ ｓｙｍｐｏｒｔｅｒ (ＩＰＲ００１７３４)蛋白家族下的
探针ꎬ在 Ｐｈｙｔｏｚｏｍｅ 陆地棉( Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ ｈｉｒｓｕｔｕｍ) 和 Ｕｒｅａ ａｃｔｉｖｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ ( ＩＰＲ０３１１５５) 家 族ꎬ 都 具 有
＋
雷蒙德 氏 棉 ( Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ ｒａｉｍｏｎｄｉｉ) 基 因 组 ＢＬＡＳＴ ｃｄ１１４７６ ( Ｎａ / ｕｒｅａ￣ｐｏｌｙａｍｉｎｅ ｃｏｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ ＤＵＲ３ꎬ