陆地棉HD-ZIP_N基因家族的全基因组分析

《农业生物技术学报 》 2023 北大核心 CSCD

摘要：本课题组在前期研究中结合转录组测序和QTL定位鉴定到1个棉花(Gossypium)纤维强度候选基因Gh_D09G1210,该基因属于同源异型域-亮氨酸拉链(homeodomain-leucine zipper,HD-ZIP)_N基因家族.为了鉴定陆地棉(G.hirsutum)HD-ZIP_N基因家族成员并分析其在棉花纤维强度形成中的作用,本研究利用生物信息学方法对陆地棉HD-ZIP_N基因家族进行了全基因组分析;利用qPCR方法分析了开花后不同时期棉纤维中HD-ZIP_N基因的表达模式.在陆地棉基因组中鉴定到了18个HD-ZIP_N基因家族成员.保守基序(motif)分析及启动子序列分析表明,该基因家族成员具有高度相似的特征序列和结构域.基因进化树结果表明,该基因家族的成员可被分为3个亚类.根据染色体位置信息,HD-ZIP_N基因家族的成员分别定位在10条不同染色体上.非同义替换率/同义替换率(nonsynonymous substitution rate/synonymous substitution rate,Ka/Ks)值表明大部分同源基因都经过了纯化选择.基因共线性分析表明,分布于同源染色体上的HD-ZIP_N基因家族成员间具有较强的连锁关系.取开花后17和21d的棉花纤维进行qPCR验证实验,结果表明,Gh_D11G0809、Gh_D04G0859和Gh_A11G0693这3个基因在纤维品质普通的'PD94042'和纤维品质优异的'IL9'中具有显著下调的趋势(P<0.05),而在'IL9'中Gh_A09G1204有着显著上调的趋势(P<0.05),表明HD-ZIP_N基因家族成员在纤维强度发育过程中具有调节作用.本研究发现,HD-ZIP_N基因家族成员在陆地棉纤维强度发育过程中有一定的调节作用,可为分子育种改良棉花纤维强度提供基因资源.

关键词： 陆地棉 纤维强度 同源异型域-亮氨酸拉链_N(HD-ZIP_N) 全基因组分析