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辣椒R2R3-MYB转录因子家族的全基因组鉴定与比较进化分析
植物学报
2021, 56 (3):
315-329.
DOI: 10.11983/CBB20143
MYB转录因子作为植物中最大的转录因子家族之一, 参与植物的生长、代谢、抵御生物和非生物胁迫等多种生理生化过程。R2R3-MYB是MYB转录因子家族的主要存在形式。辣椒是具有重要经济价值的蔬菜作物, 其R2R3-MYB转录因子缺乏系统的研究。从一年生辣椒(Capsicum annuum)、浆果状辣椒(C. baccatum)和中国辣椒(C. chinense)基因组中分别鉴定出94、92和94个R2R3-MYB基因, 基于系统发育关系将其分为28个亚族。共线性分析表明, 3种辣椒间存在73组直系同源R2R3-MYB基因, 一年生辣椒、浆果状辣椒和中国辣椒分别存在5、4和2个特有的R2R3-MYB基因。鉴定出12对重复基因, 其中8对是串联重复基因, 它们在3种辣椒分化前就已经存在。比较基因组学分析表明, 在辣椒进化过程中同源R2R3-MYB转录因子发生了功能分化。组织表达分析表明, 辣椒R2R3-MYB基因主要有3种表达特征: 在根、叶、茎和花中均高表达, 如CaMYB13/CbMYB12/CcMYB13; 仅在花中高表达, 如CaMYB93/CbMYB86/CcMYB12; 仅在根中高表达, 如CaMYB48/CbMYB47/CcMYB51。研究结果为深入揭示R2R3-MYB转录因子在辣椒生长发育中的生物学功能奠定了基础。 ![]() View image in article
图2
3种辣椒和拟南芥R2R3-MYB转录因子家族的系统进化树
S1-S30分别代
正文中引用本图/表的段落
为了研究辣椒R2R3-MYB基因的进化关系, 利用3种辣椒和拟南芥R2R3-MYB转录因子的蛋白序列构建系统进化树。与拟南芥R2R3-MYB转录因子聚集到同一分支的辣椒R2R3-MYB转录因子被认定为同一亚族, 可分为30个亚家族(S1-S30) (图2)。分类中的大多数亚家族与其它植物中的亚家族一致, 但是辣椒R2R3-MYB基因家族未发现有成员属于亚家族S10、S12和S15, 暗示辣椒基因组在长期进化过程中可能丢失了一些R2R3-MYB基因(图2, 图3A)。辣椒的近源物种马铃薯R2R3-MYB转录因子家族中不存在亚家族S10和S12也证明了这一点(Li et al., 2019; Sun et al., 2019)。
基于3种辣椒和拟南芥R2R3-MYB基因序列的相似性, 可将其划分为30个不同的亚家族(图2)。与马铃薯(Li et al., 2019; Sun et al., 2019)类似, 辣椒R2R3-MYB转录因子家族中存在部分亚家族成员丢失, 也获得了一些新的亚家族成员, 表明辣椒R2R3- MYB转录因子家族也有扩张。一年生辣椒、浆果状辣椒和中国辣椒中R2R3-MYB基因的结构分析(图3)显示, 它们主要由2个内含子、3个外显子和1个内含子、2个外显子这两类基因结构组成, 相同亚家族成员也普遍具有相同的基因结构。辣椒R2R3-MYB转录因子中包含2个MYB结构域与所有转录因子共有的motif 相对应, 位于同一亚家族的R2R3-MYB基因motif也都相同, 这说明R2R3-MYB基因的亚家族分类主要由C端序列决定。
本文的其它图/表
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