雷蒙德氏棉扩展蛋白基因家族的鉴定和特征分析

Genome-wide Identification and Characterization of Expansin Gene Family in Gossypium raimondii

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摘要扩展蛋白具有松驰细胞壁和增加细胞壁柔韧性的功能.为了弄清该基因家族在雷蒙德氏棉中的特征,利用隐马尔科夫模型(HMM)在雷蒙德氏棉基因组中进行扩展蛋白家族基因成员的鉴定,获得了39个扩展蛋白基因家族成员,分布在12条染色体上.系统发育分析将其归入EXPA、EXPB、EXM和EXLB共4个亚家族,分别含有26,4,3,6个基因.各亚家族中扩展蛋白基因具有相对多样化的基因结构;扩展蛋白基因家族在进化中经历了3次扩张;染色体片段重复是该基因家族扩张的主要方式;扩张后纯化选择占主导地位.比较棉纤维发育不同时期及叶片、花瓣的深度测序和基因芯片表达谱,发现大部分扩展蛋白基因参与了雷蒙德氏棉纤维、叶片和花瓣的生长发育,在不同的时空范围均表现出表达多样性.GrEXLA1、GrEXLA2和GrEXPA16在花瓣中优势表达,GrEXPA23和GrEXPA24在叶片中表达水平较高,推测这些基因的表达分别参与了花瓣和叶片的发育进程;其余的基因,在纤维的不同发育阶段,表现出不同的表达丰度.研究结果有助于了解棉属扩展蛋白基因家族的特征及功能,为深入剖析棉纤维发育过程中的分子调控机理提供了基础.