调控油桐油脂代谢的bZIP转录因子家族鉴定与分析

作     者：梁景辉 赵秋媛 LIANG Jinghui;ZHAO Qiuyuan

作者机构：中南林业科技大学经济林培育与保护省部共建教育部重点实验室长沙410004 

出 版 物：《植物生理学报》 (Plant Physiology Journal)

年 卷 期：2021年第57卷第5期

页      面：1135-1150页

核心收录：

学科分类：0907[农学-林学] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 09[农学] 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金(31901349) 

主　　题：油桐 bZIP 油脂 生物信息学 

摘      要：为明确油桐(Vernicia fordii) bZIP转录因子家族的结构特征,筛选出与油桐油脂代谢相关的bZIP转录因子,基于油桐基因组和转录组数据,利用NCBI-CDD数据库、在线工具ExPASy、TBtools软件、MEGA X软件、SPSS软件等生物信息学工具鉴定并分析与油脂代谢相关的bZIP转录因子家族成员。共鉴定出油桐bZIP转录因子家族成员50个,分子质量11.58-82.60 kDa,等电点5.06-10.60;亚细胞定位预测显示,除了VfbZIP38定位在叶绿体上,其他49个蛋白都定位在细胞核中。根据bZIP结构域中碱性区和铰链区序列的保守性可将bZ IP家族蛋白分成12个亚类,每个亚类的成员所具有的保守基序及基因结构模式基本相同。其中, Motif 1广泛分布于50个成员中, 9个没有内含子的bZIP基因都属于X亚类。VfbZIP基因在基因组11条染色体上均有分布,在9号染色体上分布最多,共有11个bZIP基因。在演化历程中该基因家族发生过染色体片段复制事件或多倍化事件。bZIP转录因子还可以通过蛋白间相互作用与该家族其他成员形成二聚体,甚至互作网络。大部分油桐bZIP基因在根、茎、叶、花和种子等不同器官中均有表达,且VfbZIP7、VfbZIP25和VfbZIP44在种子器官中高水平表达。此外,鉴定出46个启动子区域含有bZIP转录因子结合顺式作用元件G-box的油脂基因,包括脂肪酸脱氢酶类基因FAD3-2和FADx-1。FAD2在5个种仁发育时期的表达量与VfbZ IP7具有显著正相关性,与VfbZ IP24、VfbZ IP36负相关性显著;FADx-1与VfbZ IP7正相关性显著,与VfbZ IP25、VfbZ IP44正相关性极显著;FAD3-1和FAD3-2都与VfbZ IP12、VfbZ IP24、VfbZ IP36、VfbZ IP41呈现显著或极显著的正相关性。在油桐bZIP家族中的50个成员中, VfbZIP7、VfbZIP25和VfbZIP44可能特异性地参与种子发育;VfbZIP7、VfbZIP12、VfbZIP24、VfbZIP25、VfbZIP36、VfbZIP41和VfbZIP44可能通过正向或负向调控油脂代谢途径的酶类基因表达来参与油脂代谢过程。其中VfbZIP7可能与VfbZIP24形成异源二聚体, VfbZIP12、VfbZIP41可能作为bZIP转录因子互作网络中心进行协同调控。