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光皮桦AP2/ERF基因家族鉴定与表达分析

黄奕孜 钱旺 邱姗 王文新 黄华宏 林二培

黄奕孜, 钱旺, 邱姗, 王文新, 黄华宏, 林二培. 光皮桦AP2/ERF基因家族鉴定与表达分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220331
引用本文: 黄奕孜, 钱旺, 邱姗, 王文新, 黄华宏, 林二培. 光皮桦AP2/ERF基因家族鉴定与表达分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220331
HUANG Yizi, QIAN Wang, QIU Shan, WANG Wenxin, HUANG Huahong, LIN Erpei. Identification and expression analysis of AP2/ERF gene family in Betula luminifera[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220331
Citation: HUANG Yizi, QIAN Wang, QIU Shan, WANG Wenxin, HUANG Huahong, LIN Erpei. Identification and expression analysis of AP2/ERF gene family in Betula luminifera[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220331

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光皮桦AP2/ERF基因家族鉴定与表达分析

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220331
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(31770641);浙江省重点研发计划项目(2021C02037)
详细信息
    作者简介: 黄奕孜(ORCID: 0000-0003-3990-2629),从事林木遗传育种研究。E-mail: yizimiaoo@163.com
    通信作者: 林二培(ORCID: 0000-0001-7578-2869),副教授,博士,从事林木遗传育种研究。E-mail: zjulep@hotmail.com
  • 中图分类号: S722.3

Identification and expression analysis of AP2/ERF gene family in Betula luminifera

  • 摘要:   目的  深入研究AP2/ERF基因家族在光皮桦Betula luminifera生长发育及环境胁迫响应中的生物学功能。  方法  利用光皮桦基因组数据,通过生物信息学方法开展AP2/ERF基因家族鉴定、基因特征、系统进化、基因结构、保守基序、順式作用元件、蛋白互作和表达分析。  结果  在光皮桦基因组中共鉴定到77个AP2/ERF基因,其编码的蛋白理化性质存在差异,大多数蛋白(60个)的理论等电点小于7.0。系统进化分析显示:这77个AP2/ERF转录因子属于5个亚家族,其中ERF亚家族最大,包含34个成员。光皮桦AP2/ERF各亚家族间的基因结构存在较大差异,其中AP2亚家族成员均具有6~9个内含子,而DREB亚家族基因则没有内含子;但AP2/ERF各亚家族内的不同成员具有相似的保守基序类型和分布。同时,AP2/ERF基因启动子上都存在大量与激素、调节、胁迫响应及生长发育相关的順式作用元件。此外,互作网络分析预测不同的光皮桦AP2/ERF亚家族蛋白间存在广泛的互作关系。进一步的表达分析显示:绝大多数光皮桦AP2/ERF基因(71个)的表达存在较强组织特异性,且在高温胁迫下,多数ERFDREB基因的表达发生显著变化,表明ERFDREB基因在高温胁迫应答中可能发挥着重要作用。  结论  通过生物信息学分析获得光皮桦77个AP2/ERF家族成员,分属于5个亚家族。不同亚家族基因具有相似的基因结构、保守基序等特征。基因启动子区含激素、胁迫响应等相关的作用元件。基因表达具有较强的组织特异性,且多数ERFDREB基因对高温胁迫有明显响应。图6表1参39
  • 图  1  光皮桦与拟南芥AP2 /ERF转录因子家族系统进化树

    Figure  1  Phylogenetic tree of AP2/ERF transcription factors from B. luminifera and A. thaliana

    图  2  光皮桦AP2 /ERF家族基因成员结构(A)及保守基序(B)

    Figure  2  Gene structure (A) and conserved motif (B) of AP2/ERF family members in B. luminifera

    图  3  光皮桦AP2/ERF基因启动子顺式作用元件

    Figure  3  The cis-elements in promoter of AP2/ERF genes in B. luminifera

    图  4  光皮桦AP2/ERF家族蛋白互作预测

    Figure  4  Prediction of interactions of AP2/ERF proteins in B. luminifera  

    图  5  光皮桦AP2/ERF基因家族在不同组织器官中的表达

    Figure  5  Expression profiles of AP2/ERF family genes in different tissues and organs of B. luminifera

    图  6  高温胁迫下光皮桦AP2/ERF基因表达分析

    Figure  6  Expression analysis of AP2/ERF genes under heat stress in B. luminifera

    表  1  光皮桦AP2/ERF基因家族成员序列特征

    Table  1.   Gene features of AP2 /ERF gene family from B. luminifera

    分类基因
    名称
    登陆号ORF
    长度/bp
    氨基酸
    数目/个
    分子量/
    kDa
    理论等
    电点
    分类基因
    名称
    登陆号ORF
    长度/bp
    氨基酸
    数目/个
    分子量/
    kDa
    理论等
    电点
    AP2 BlAP2-1 ON092428 1527 508 55.95 6.20 ERF (B-1) BlERF1 ON092417 1131 376 41.40 6.56
    BlAP2-2 ON092430 1494 497 55.01 6.58 BlERF4 ON092422 783 260 27.62 9.85
    BlAP2-3 ON092431 1644 547 60.45 6.17 BlERF9 ON092433 633 210 22.91 6.85
    BlAP2-4 ON092437 1203 400 44.64 8.37 BlERF15 ON092447 510 169 18.52 10.06
    BlAP2-5 ON092446 1458 485 52.91 7.83 BlERF18 ON092458 468 155 16.80 9.81
    BlAP2-6 ON092453 2121 706 77.37 6.39 BlERF33 ON092489 636 211 22.85 9.74
    BlAP2-7 ON092456 975 324 37.20 5.44 BlERF34 ON092491 900 299 32.64 5.10
    BlAP2-8 ON092457 1428 475 51.86 6.43
    BlAP2-9 ON092466 1929 642 71.38 6.50 ERF (B-2) BlERF2 ON092418 942 313 34.89 5.65
    BlAP2-10 ON092474 1956 651 71.92 6.53 BlERF13 ON092443 1137 378 42.28 5.12
    BlAP2-11 ON092483 1614 537 58.88 5.95
    BlAP2-12 ON092485 1068 355 39.52 7.16 ERF (B-3) BlERF3 ON092419 729 242 27.18 6.03
    BlAP2-13 ON092493 1539 512 56.17 6.41 BlERF10 ON092438 837 278 29.98 6.46
    BlERF11 ON092439 828 275 29.76 8.72
    DREB (A-1) BlDREB6 ON092434 741 246 27.06 4.77 BlERF21 ON092468 996 331 36.46 6.03
    BlDREB7 ON092435 714 237 26.13 4.89 BlERF22 ON092469 996 331 36.36 7.68
    BlDREB8 ON092436 900 299 33.24 4.94 BlERF23 ON092470 996 331 36.52 6.67
    BlDREB15 ON092454 678 225 25.22 8.58 BlERF24 ON092471 996 331 36.49 8.57
    BlDREB17 ON092461 564 187 20.58 6.12 BlERF25 ON092472 1011 336 37.03 6.47
    BlDREB23 ON092484 657 218 23.93 8.90 BlERF28 ON092477 699 232 25.68 6.21
    BlDREB24 ON092487 612 203 22.27 5.47
    BlDREB25 ON092488 609 202 22.14 5.48 ERF(B-4) BlERF6 ON092426 1092 363 39.30 6.51
    BlDREB26 ON092490 621 206 22.93 5.48 BlERF26 ON092475 612 203 22.47 4.86
    BlERF27 ON092476 657 218 24.47 6.13
    DREB (A-3) BlDREB19 ON092463 972 323 34.95 6.58 BlERF31 ON092481 1383 460 49.08 5.72
    BlERF32 ON092482 612 203 22.48 4.87
    DREB (A-4) BlDREB5 ON092429 717 238 25.85 4.92
    BlDREB9 ON092440 642 213 23.46 4.99 ERF(B-5) BlERF7 ON092427 924 307 35.10 5.14
    BlDREB10 ON092441 558 185 20.22 4.73 BlERF17 ON092455 969 322 36.12 5.50
    BlDREB12 ON092448 546 181 20.42 5.18 BlERF20 ON092464 1053 350 39.54 4.88
    BlDREB14 ON092452 531 176 18.89 5.20
    BlDREB16 ON092459 540 179 19.95 6.90 ERF(B-6) BlERF5 ON092423 549 182 20.42 6.71
    BlDREB18 ON092462 603 200 21.85 4.95 BlERF8 ON092432 609 202 22.49 6.83
    BlDREB21 ON092473 606 201 20.88 4.80 BlERF12 ON092442 624 207 23.23 6.98
    BlDREB22 ON092480 684 227 24.39 4.81 BlERF14 ON092444 756 251 28.52 4.94
    BlERF16 ON092450 996 331 36.52 5.00
    DREB (A-5) BlDREB1 ON092420 615 204 22.57 5.11 BlERF19 ON092460 777 258 28.97 5.39
    BlDREB2 ON092421 444 147 16.65 7.83 BlERF29 ON092478 573 190 21.52 8.85
    BlDREB3 ON092424 699 232 24.96 5.16 BlERF30 ON092479 570 189 21.29 7.80
    BlDREB11 ON092445 525 174 19.43 6.64
    BlDREB13 ON092449 486 161 17.59 4.77 RAV BlRAV1 ON092451 948 315 35.16 9.00
    BlDREB20 ON092467 624 207 22.78 4.76 BlRAV2 ON092465 1203 400 44.15 8.08
    DREB (A-6) BlDREB4 ON092425 1134 377 41.15 5.54 Soloist BlSoloist ON092486 957 318 36.27 6.01
    BlDREB27 ON092492 1008 335 36.97 6.18
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-04-29
  • 录用日期:  2022-07-17
  • 修回日期:  2022-07-04

光皮桦AP2/ERF基因家族鉴定与表达分析

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220331
    基金项目:  国家自然科学基金资助项目(31770641);浙江省重点研发计划项目(2021C02037)
    作者简介:

    黄奕孜(ORCID: 0000-0003-3990-2629),从事林木遗传育种研究。E-mail: yizimiaoo@163.com

    通信作者: 林二培(ORCID: 0000-0001-7578-2869),副教授,博士,从事林木遗传育种研究。E-mail: zjulep@hotmail.com
  • 中图分类号: S722.3

摘要:   目的  深入研究AP2/ERF基因家族在光皮桦Betula luminifera生长发育及环境胁迫响应中的生物学功能。  方法  利用光皮桦基因组数据,通过生物信息学方法开展AP2/ERF基因家族鉴定、基因特征、系统进化、基因结构、保守基序、順式作用元件、蛋白互作和表达分析。  结果  在光皮桦基因组中共鉴定到77个AP2/ERF基因,其编码的蛋白理化性质存在差异,大多数蛋白(60个)的理论等电点小于7.0。系统进化分析显示:这77个AP2/ERF转录因子属于5个亚家族,其中ERF亚家族最大,包含34个成员。光皮桦AP2/ERF各亚家族间的基因结构存在较大差异,其中AP2亚家族成员均具有6~9个内含子,而DREB亚家族基因则没有内含子;但AP2/ERF各亚家族内的不同成员具有相似的保守基序类型和分布。同时,AP2/ERF基因启动子上都存在大量与激素、调节、胁迫响应及生长发育相关的順式作用元件。此外,互作网络分析预测不同的光皮桦AP2/ERF亚家族蛋白间存在广泛的互作关系。进一步的表达分析显示:绝大多数光皮桦AP2/ERF基因(71个)的表达存在较强组织特异性,且在高温胁迫下,多数ERFDREB基因的表达发生显著变化,表明ERFDREB基因在高温胁迫应答中可能发挥着重要作用。  结论  通过生物信息学分析获得光皮桦77个AP2/ERF家族成员,分属于5个亚家族。不同亚家族基因具有相似的基因结构、保守基序等特征。基因启动子区含激素、胁迫响应等相关的作用元件。基因表达具有较强的组织特异性,且多数ERFDREB基因对高温胁迫有明显响应。图6表1参39

English Abstract

黄奕孜, 钱旺, 邱姗, 王文新, 黄华宏, 林二培. 光皮桦AP2/ERF基因家族鉴定与表达分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220331
引用本文: 黄奕孜, 钱旺, 邱姗, 王文新, 黄华宏, 林二培. 光皮桦AP2/ERF基因家族鉴定与表达分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220331
HUANG Yizi, QIAN Wang, QIU Shan, WANG Wenxin, HUANG Huahong, LIN Erpei. Identification and expression analysis of AP2/ERF gene family in Betula luminifera[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220331
Citation: HUANG Yizi, QIAN Wang, QIU Shan, WANG Wenxin, HUANG Huahong, LIN Erpei. Identification and expression analysis of AP2/ERF gene family in Betula luminifera[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220331

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