闽楠Hsf基因家族的鉴定、进化及其在非生物胁迫下的表达分析

为了探究热激转录因子(Heat shock transcription factor,Hsf)在闽楠生长发育及应对非生物胁迫响应中扮演的角色,以期将来进一步研究闽楠Hsf(PbHsf)基因家族的功能奠定基础。我们首先以获得的闽楠染色体水平基因组及其注释文件,利用生物信息学方法鉴定并分析PbHsf基因的进化关系、保守基序、基因结构、编码蛋白的理化性质、蛋白结构和顺式作用元件,使用RT-qPCR技术探索PbHsf基因在非生物胁迫下(包括干旱、盐、低温和高温胁迫)的表达量。在闽楠基因组中共鉴定出 17 个PbHsf基因家族成员,它们不均匀的分配在 10 条染色体上。系统发育分析表明PbHsf基因可以分为三个典型的亚家族:HsfA、HsfB和HsfC,分别含有 7、7 和 3 个成员。17 个PbHsf基因所编码的蛋白理化性质差异较大,但都定位于细胞核。保守基序和三级结果指出PbHsf基因在功能上具有一定保守性和相似性。二级结构分析表明PbHsf蛋白中无规卷曲和α螺旋是主要组成。基因结构显示PbHsf基因含有不同数量的外显子和内含子。对启动子区域的顺式作用元件预测表明,PbHsf基因可能参与了植物激素反应和胁迫反应。在闽楠PbHsf基因基因家族中发现 1 个串联重复事件和 7 个片段复制事件。共线性分析指出PbHsf基因家族的扩增主要通过片段复制事件,且与双子叶植物基因组有较多共线性关系。PbHsf基因在闽楠 5 个不同组织中的表达量明显不同,B亚族基因在叶中表达较弱。此外,5 个代表性PbHsf基因在干旱、盐、高温或低温胁迫下的表达谱表明它们应对非生物胁迫发挥多种功能,推测PbHsf基因在植物生长发育和响应非生物胁迫中发挥着重要作用。本研究系统分析了PbHsf基因的特征和表达模式,为将来研究闽楠这一濒危独特树种的Hsf基因的功能剖析提供有价值的见解和信息。