蘋果bHLH轉(zhuǎn)錄因子家族的鑒定及表達分析.pdf

1、蘋果作為世界上種植面積最廣泛的經(jīng)濟水果之一，具有較高的營養(yǎng)價值。但是隨著環(huán)境的惡化，一些生物的以及非生物的影響因子對其產(chǎn)量、品質(zhì)的提高有著一定的制約作用。為了生存發(fā)育，植物的轉(zhuǎn)錄因子通過激活或抑制參與逆境應答網(wǎng)絡(luò)中下游基因的表達來應對各種脅迫。bHLH(basic helix-loop-helix)轉(zhuǎn)錄因子家族是第二大轉(zhuǎn)錄因子家族，廣泛存在于動物、植物以及真核生物中。bHLH轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)保守，并可通過同源或異源二聚體的形式參與多種生理途

2、徑。有研究表明，bHLH轉(zhuǎn)錄因子不僅參與植物的生長發(fā)育過程，如調(diào)節(jié)花果，毛狀體和根的發(fā)育，氣孔的形成以及枝條分化等;還可以參與信號激素等的調(diào)節(jié)過程。而且隨著越來越多的bHLH蛋白的鑒定與功能分類，更表明植物bHLH蛋白還可以參與響應其他非生物逆境（如低溫、干旱、高鹽以及氧化脅迫）過程。本研究從蘋果全基因組中鑒定出bHLH轉(zhuǎn)錄因子，利用生物信息學對其進化關(guān)系進行研究，并結(jié)合PCR等分子技術(shù)檢測bHLH轉(zhuǎn)錄因子在蘋果不同生長發(fā)育階段的器官以

3、及高鹽和各種激素處理后的表達情況進行分析，以期對其功能進行初探。本實驗獲得的結(jié)果如下:
　　1.通過全基因組數(shù)據(jù)庫搜索鑒定，共有175條序列被鑒定為蘋果bHLH基因。根據(jù)擬南芥和水稻bHLH基因家族的命名方式，通過多重序列比對將其命名為MdbHLH001-MdbHLH175。
　　2.與擬南芥bHLH基因進行比對后構(gòu)建進化樹，進化關(guān)系顯示蘋果bHLH基因可以分為23個亞家族，各亞家族成員之間的motifs相似，外顯子/內(nèi)含子

4、結(jié)構(gòu)保守，進一步驗證了進化分類關(guān)系。
　　3.同線性分析結(jié)果表明175個MdbHLHs中有66個(38％)MdbHLHs參與到的串聯(lián)重復和大片段復制事件中，表明串聯(lián)重復和大片段復制在蘋果bHLH基因家族擴增中發(fā)揮重要作用。
　　4.從第Ⅲ和Ⅳ亞族中隨機挑選的MdbHLH基因至少在10種器官中的一種中表達，而且表現(xiàn)出明顯的時空差異表達。比如，MdbHLH012優(yōu)先在根部表達，MdbHLH038和MdbHLH039在幼葉中表達量

5、較高，MdbHLH021主要在幼果中表達，MdbHLH002和MdbHLH015優(yōu)先在花芽中表達而MdbHLH047和MdbHLH048優(yōu)先在老葉中表達，表明它們在蘋果不同生長發(fā)育階段發(fā)揮不同作用。
　　5.在高鹽脅迫下，19個隨機挑選的MdbHLHs幾乎都表現(xiàn)出不同程度的上調(diào)趨勢，除了MdbHLH020表現(xiàn)出明顯的下調(diào)趨勢，表明這些基因在響應鹽脅迫的過程中發(fā)揮重要作用。
　　6.在ABA、MeJA、SA、GAs以及Eth處

6、理后，14個MdbHLHs對ABA處理表現(xiàn)為上調(diào);13個MdbHLHs響應MeJA模式為上調(diào);SA脅迫下，MdbHLH050表現(xiàn)為下調(diào)，15個基因表現(xiàn)上調(diào)部分表現(xiàn)出明顯下調(diào);GA處理后，14個基因響應上調(diào)，MdbHLH012和MdbHLH020響應模式為下調(diào);Eth處理后，有4個基因（MdbHLH003，MdbHLH004，MdbHLH015和MdbHLH017）表達模式為下調(diào)，12個基因表現(xiàn)為上調(diào)模式。由此推測，蘋果bHLH轉(zhuǎn)錄因子在