烟草NtTCHQD1 的生物信息学及非生物胁迫响应分析

doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2024.11.008

摘要/Abstract

摘要： 谷胱甘肽S-转移酶（Glutathione S‑transferase，GST）在植物抵抗非生物胁迫中发挥着重要作用，研究其亚家族成员四氯对苯二酚脱卤素酶（Tetrachlorohydroquinone dehalogenase，TCHQD）基因NtTCHQD1在烟草中的潜在生物学功能，以期为烟草抗逆种质资源创制和品种选育提供新的基因资源。试验对NtTCHQD1 的生物学信息进行分析，并以烟草品种K326为材料，对六叶一心烟苗进行水分、温度、激素等9种逆境胁迫处理，通过测定不同处理NtTCHQD1的表达量，分析该基因对不同逆境的响应特征。结果显示，NtTCHQD1蛋白的不稳定系数为40.52，不含信号肽，属于不稳定的非分泌型亲水蛋白；NtTCHQD1蛋白主要含丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸等磷酸化位点，可能被这些蛋白激酶磷酸化，进而参与烟草的各种生理生化过程；启动子顺式作用元件分析发现，NtTCHQD1含有激素、厌氧、干旱、光等响应元件，可能参与植物激素信号转导、光温调控、植物生长发育以及非生物胁迫响应等生理过程。NtTCHQD1在不同胁迫处理下均被诱导表达，尤其对干旱、高温、低温的响应最为显著。烟株对不同逆境胁迫的响应表现出组织特异性，其中根对水杨酸（SA）、赤霉素（GA₃）胁迫的响应最为敏感，叶片对除SA、GA₃胁迫外其余胁迫处理的响应最为强烈。可见，NtTCHQD1可能调控烟草生长发育过程中对激素和非生物胁迫的响应，可作为烟草及其他作物培育抗干旱和极端温度优良品种的新基因资源。

关键词: 烟草, 谷胱甘肽S-转移酶, 生物信息学, 非生物胁迫

Abstract: Glutathione S‑transferase（GST）plays a crucial role in plant resistance to abiotic stress.To investigate the potential biological function of the NtTCHQD1 gene in the tetrachlorohydroquinone dehalogenase（TCHQD）subfamily in tobacco，with the aim of providing a novel gene resource for the development of tobacco resistance germplasm and variety selection，the biological information of NtTCHQD1 was analyzed，and the tobacco variety K326 was used as material to be treated by nine kinds of stress，including water，temperature and hormone.The response characteristics of NtTCHQD1 gene in different treatments were analyzed by measuring the expression levels of NtTCHQD1 in different treatments.The results indicated that the NtTCHQD1 protein was an unstable，non‑secretory，and hydrophilic protein with an instability coefficient of 40. 52 and no signal peptide.The NtTCHQD1 protein mainly comprised serine，threonine，and tyrosine phosphorylation sites，which might be phosphorylated by these protein kinases，thereby participating in various physiological and biochemical processes of tobacco.The analysis of promoter cis‑acting elements revealed that NtTCHQD1 contained hormone，anaerobic，drought，light，and other response elements，which might be involved in plant hormone signal transduction，light and temperature regulation，plant growth and development，and abiotic stress responses.The expression of NtTCHQD1 was elicited under diverse stress treatments，particularly in response to drought，high temperature，and low temperature.The responses of tobacco plants to various stresses exhibited tissue specificity，among which the response of roots to salicylic acid（SA）and gibberellin（GA₃）was the most susceptible，and the response of leaves to other stress treatments except for SA and GA₃ was the most vigorous. In conclusion，NtTCHQD1 might regulate the response of tobacco to hormone and abiotic stress during its growth and development，and could be employed as a novel gene resource for tobacco and other crops to breed outstanding varieties resistant to drought and extreme
temperature.

Key words: Tobacco, Glutathione S?transferase, Bioinformatics, Abiotic stress

中图分类号:

S572

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