高粱COBRA基因家族全基因组的鉴定和表达分析

doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2020.10.005

河南农业科学 ›› 2020, Vol. 49 ›› Issue (10): 33-41.DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2020.10.005

高粱COBRA基因家族全基因组的鉴定和表达分析

元志成¹,柯余生²,吴富进²,王建平²,肖乃衍²

（1.福建农林大学金山学院,福建福州 350002；2.福建农林大学农学院,福建福州 350002）

收稿日期:2020-03-20 出版日期:2020-10-15 发布日期:2020-10-15
通讯作者: 肖乃衍（1993-），男，河南信阳人，硕士，主要从事高粱分子育种研究。E-mail:18538530605@163.com
作者简介:元志成 (1995- )，男，福建光泽县人，在读本科生，研究方向：高粱分子育种。E-mail:2371647940@qq.com
基金资助:
福建农林大学科技创新专项基金项目(KFA190212)

Genome-Wide Identification and Expression of COBRA Gene Family in Sorghum bicolor

YUAN Zhicheng¹,KE Yusheng²,WU Fujin²,WANG Jianping²,XIAO Naiyan²

(1.College of Jinshan,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China;2.College of Agriculture,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China)

Received:2020-03-20 Published:2020-10-15 Online:2020-10-15

摘要/Abstract

摘要： 利用生物信息学和比较基因组学方法对高粱COBRA基因家族进行鉴定，并对其基因结构、系统进化、选择压力和表达模式进行分析，为进一步研究COBRA基因功能奠定基础。结果表明，在高粱基因组中共鉴定出10个COBRA基因，分别命名为SbBC1和SbBC1L1—SbBC1L9，其中5个成员分布于1号染色体，4个成员分布于2号染色体，仅SbBC1L6分布于6号染色体，同时明确了SbBC1L1和SbBC1L3、SbBC1和SbBC1L4、SbBC1L2和SbBC1L5共6个成员是由3次串联复制事件产生。此外，这些基因编码蛋白质在N端都具有信号肽和CCVS保守结构域，除SbBC1L5外，其他9个成员C端都有GPI锚定蛋白的ω-位点。系统进化分析显示，COBRA基因家族可以分为两组，第一组包含A、B亚组；第二组包含C、D、E和F亚组。其中，B亚组产生于单子叶和双子叶植物分化之后，属于单子叶植物特有类群，而C亚组在单子叶和双子叶植物中都发生COBRA基因丢失。Ka(非同义替换率)/Ks（同义替换率）值揭示，所有高粱COBRA基因在进化过程中都受到了纯化选择。表达分析显示，在高粱的11个检测样本中，所有家族成员存在差异表达，其中SbBC1L1在11个样本中都有很高的表达量；SbBC1、SbBC1L3和SbBC1L4在ABA（脱落酸）处理的根、雌蕊和新生花序中表达量较高；SbBC1L5和SbBC1L6在花药中的表达量较高。

关键词: 高粱, COBRA基因家族, 全基因组鉴定, 系统发育分析, 表达分析

Abstract: Based on the bioinformatics and comparative genomics methods,the COBRA gene family of Sorghum bicolor was identified,and gene structure,phylogenetic relationship,selection pressure and expression patterns were analyzed,so as to lay the foundation for further study of the function of the COBRA gene.The results showed that 10 COBRA genes were identified from the genome of Sorghum bicolor,named SbBC1 and SbBC1L1—SbBC1L9.Five of them were distributed on chromosome 1,four of them were distributed on chromosome 2,and the remaining SbBC1L6 was distributed on chromosome 6.Besides,six members (SbBC1L1 and SbBC1L3,SbBC1 and SbBC1L4,SbBC1L2 and SbBC1L5) were generated by three-tandem replication events. All proteins encoded by COBRA genes had signal peptide and CCVS conserved domain at the N-terminus. Except for SbBC1L5,the other 9 members had the ω-site of the GPI anchor protein at C-terminus. Phylogenetic tree analysis showed that the COBRA genes were divided into two major groups.The first group contained two subgroups (A and B).The second group was constituted of four subgroups (C,D,E and F).Subgroup B was generated after differentiation of monocot yledonous and dicotyledonous plants,and belonged to the specific group for monocotyledonous plants.In subgroup C,COBRA gene loss occurred in monocotyledonous and dicotyledonous plants.The Ka(nonsynonymous substitution rate)/Ks(synonymous substitution rate) ratio indicated that all COBRA genes of Sorghum bicolor had experienced purification selection in the evolution process.Expression analysis showed that all COBRA genes had different expression levels in 11 tissues of Sorghum bicolor.SbBC1L1 had the higher expression in 11 tissues;three members (SbBC1,SbBC1L3 and SbBC1L4) had high expression levels in roots,pistils and new inflorescences treated by ABA(abscisic acid).While two members(SbBC1L5 and SbBC1L6) had higher expression levels in anthers tissues.

Key words: Sorghum bicolor, COBRA gene family, Genome-wide identification, Phylogenetic analysis, Expression analysis

中图分类号:

S514

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高粱COBRA基因家族全基因组的鉴定和表达分析

Genome-Wide Identification and Expression of COBRA Gene Family in Sorghum bicolor

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