全 文 :麦类作物学报 2016,36(1):9-17
Journal of Triticeae Crops doi:10.7606/j.issn.1009-1041.2016.01.02
网络出版时间:2016-01-08
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160108.1820.004.html
粗山羊草JAZ基因家族的全基因组鉴定与分析
收稿日期:2015-07-05 修回日期:2015-11-20
基金项目:国家自然科学基金项目(31171172);国家高技术研究与发展计划(863计划)项目(2011AA10A106);北京市科技计划项
目(Z141100002314018);北京市农林科学院科技创新能力建设专项(KJCX20140405;KJCX20140106);北京市自然科
学基金项目(5131001);国家科技支撑计划项目(2013BAD04B01;2014BAD01B09);北京市农林科学院国际合作项目
(GJHZ2014-7;GJHZ2015-5)
第一作者E-mail:wangyu_kun1@163.com
通讯作者:张立平(E-mail:lpzhang8@126.com);赵昌平(E-mail:cp_zhao@vip.sohu.com)
王玉昆1,2,3,苑少华1,2,苑国良1,2,段文静1,2,3,王 鹏1,2,4,
廖祥政1,2,陈兆波1,王 娜1,2,王 拯1,张立平1,2,3,赵昌平1,2,3
(1.北京市农林科学院杂交小麦工程技术研究中心,北京100097;2.杂交小麦分子遗传北京市重点实验室,北京100097;
3.首都师范大学生命科学学院,北京100048;4.北京农学院植物科学技术学院,北京102206)
摘 要:为了挖掘可用于小麦茉莉酸调控通路及其穗部或花器官发育研究的候选基因,基于已发布的粗
山羊草全基因组数据,利用生物信息学分析方法鉴定了粗山羊草JAZ基因家族,并从染色体分布、基因及蛋
白结构、启动子顺式作用元件、系统进化关系和基因表达模式等方面对该基因家族的特征进行了比较分析。
结果表明,本研究共鉴定到9个粗山羊JAZ基因,命名为AetJAZ1-AetJAZ9。染色体定位结果显示,9个粗
山羊草JAZ基因分别定位在2D、5D、6D和7D染色体上,其中在7D染色体上分布最多。进化分析表明,粗
山羊草JAZ蛋白与短柄草JAZ蛋白亲缘关系最近,且9个粗山羊草JAZ蛋白被分别聚类到了S5、S12、S13、
S16和S20五个亚族中,其中S20亚族有五个粗山羊草JAZ蛋白。启动子分析表明,9个粗山羊草JAZ基因
启动子顺式作用元件种类和数量存在差异,推测其各自的功能也存在差异。表达谱分析表明,粗山羊草JAZ
基因在粗山羊草不同组织间存在不同的表达特性,且不存在组成型表达基因,其中,AetJAZ1和AetJAZ2表现
出明显的组织特异性,分别只在穗部、雌蕊和雄蕊中特异表达。
关键词:粗山羊草;JAZ;转录抑制因子;基因家族;花器官
中图分类号:S512.9;S330 文献标识码:A 文章编号:1009-1041(2016)01-0009-09
Genome-wide Identification and Analysis of JAZ
Gene Family in Aegilops tauschi
WANG Yukun1,2,3,YUAN Shaohua1,2,YUAN Guoliang1,2,DUAN Wenjing1,2,3,
WANG Peng1,2,4,LIAO Xiangzheng1,CHEN Zhaobo1,WANG Na1,2,WANG Zheng1,
ZHANG Liping1,2,3,ZHAO Changping1,2,3
(1.Beijing Engineering and Technique Research Center for Hybrid Wheat,Beijng Academy of Agriculture and
Forestry,Beijing 100097,China;2.The Municipal Key Laboratory of Molecular Genetic of Hybrid Wheat,Beijing
10097,China;3.Colege of Life Science,Capital Normal University,Beijing 100048,China;
4.Colege of Plant Science and Tecnology,Beijing University of Agriculture,Beijing 102206,China)
Abstract:In order to eveal the candidate genes for the regulation pathway of jasmonic acid and the de-
velopment of ear or floral organs in wheat,based on the available genome data of Aegilopstauschii,
the JAZgene family was identified through bioinformatics analysis in this study.The chromosome dis-
tribution,gene and protein structures,cis-regulatory elements of promoter,phylogenetic relationship,
and gene expression patterns of this family were comprehensively compared.Results showed that a to-
tal of nine JAZgenes in Aegilops tauschii genome were found and then designated as AetJAZ1-Aet-
JAZ9.The result of chromosomal localization showed that nine AetJAZgenes were located on chromo-
some 2D,5D,6Dand 7D,respectively.High density of AetJAZgenes were observed on chromosome
7D.Evolutionary analysis showed that AetJAZ proteins and JAZ proteins from Brachypodium dis-
tachyon shared closer affinities,and the AetJAZgene family was divided into S5,S12,S13,S16and
S20subgroups.A total of five AetJAZ proteins were clustered into S20subgroup.The promoter analy-
sis indicated that the species and quantities of cis-elements in nine AetJAZgenes promoters had some
differences,which suggested each AetJAZgene had different functions.The expression profiles analy-
sis demonstrated that each AetJAZgene had different expression patterns among different tissues in
Aegilops tauschii.None of nine AetJAZgenes was constitutive expression gene.AetJAZ1 and Aet-
JAZ2 exclusively expressed in spike,pistil and stamen,respectively.
Key words:Aegilops tauschii;JAZ;Transcription inhibitors;Gene family;Floral organ
JAZ(Jasmonate-ZIM-domain)基 因 编 码
SCFCOI1受体复合物的靶蛋白,是植物中特有的基
因,仅见于苔藓植物、裸子植物和被子植物[1]。
JAZ基因家族编码蛋白属于 TIFY转录因子超
家族,是植物中特有的一类转录因子,含有TIFY
(又称ZIM)和Jas(又称CCT_2)功能结构域[2-3]。
TIFY功能结构域位于JAZ蛋白的氨基端,一般
含有36个氨基酸,其功能是介导JAZ蛋白与其
共抑制因子NINJA(Novel interactor of JAZ)相
互作用,形成JAZ-NINJA蛋白复合体[4-5];Jas功
能结构域位于JAZ蛋白的羧基端,含有保守的氨
基酸序列(SLX2FX2KRX2RX5PY),其功能是介
导JAZ-NINJA蛋白复合体与茉莉酸响应基因转
录激活因子 MYC2相互作用,从而抑制茉莉酸早
期响应基因的转录激活[6-7]。JAZ 蛋白作为
MYC2与COI1之间的联系者,于2007年被首次
报道[8-10]。随后,关于JAZ基因的研究进入快速
发展阶段,现已在拟南芥中发现12个JAZ 基
因[11],在水稻中发现15个JAZ基因[12]。研究表
明,JAZ基因家族成员众多,具有不同的生物学
功能,如水稻OsJAZ9基因所编码蛋白是水稻体
内JA信号通路转录水平的调控子,并且能够调
节水稻的耐盐性[13];棉花GhJAZ1基因能够被
GbWRKY1基因激活表达,从而增强对黄萎病菌
(Verticillium dahliae)的抵抗能力[14];在拟南芥
中过表达经过修饰的AtJAZ1基因(缺失Jas功能
结构域)能够增强拟南芥对甜菜夜蛾(Spodoptera
exigua)的宿主抵抗力[15];在水稻中过表达经过
蛋白序列修饰的OsJAZ基因,导致水稻的穗部,
尤其是花器官呈现多种畸形发育状态[16]。
目前,小麦祖先种粗山羊草的测序工作已完
成[17-18],这为基于全基因组的基因功能研究带来
了极大便利[19]。粗山羊全基因组测序结果显示
其所含转录因子可分为58类[18],一些转录因子,
如Aux/IAA已经得到鉴定和研究[20],但对JAZ
基因家族成员尚未进行鉴定分类以及功能研究。
本研究基于最新的粗山羊草基因组测序结果,利
用生物信息学方法鉴定粗山羊草JAZ转录因子
家族成员,并从染色体分布、基因及蛋白结构、启
动子顺式作用元件、系统进化关系和基因表达模
式5个方面分析该家族成员,以期解析该家族成
员的结构和功能,挖掘可用于小麦茉莉酸调控通
路及其穗部或花器官发育研究的候选基因。
1 材料与方法
1.1 基因组数据来源
粗山羊草全基因组序列、编码区序列(CDS)、
蛋白序列及表达数据收集自 AGDB数据库 (ht-
tp://dd.agrinome.org/);小立碗藓(Physcomi-
trella patens,Pp)、中华卷柏(Selaginella moel-
lendorffii,Sm)、高粱(Sorghum bicolor,Sb)、玉
米(Zea mays,Zm)及短柄草(Brachypodium dis-
tachyon,Bd)JAZ基因家族序列信息收集自JGI
数据库(http://genome.jgipsf.org/);云杉(Pi-
cea sitchensis,Ps)JAZ基因家族序列信息收集自
NCBI(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)数据
库;拟南芥(Arabidopsis thaliana,At)JAZ基因
家族序列信息收集自 TIAR (http://www.ara-
bidopsis.org/)数据库;水稻JAZ基因家族序列
收集自国家水稻数据中心(http://www.riceda-
ta.cn/index.htm)。
·01· 麦 类 作 物 学 报 第36卷
1.2 粗山羊草JAZ基因家族成员的分离鉴定
利 用 Pfam 数 据 库 (http://pfam.xfam.
org/)构建的TIFY(数据库编号:PF06200)和Jas
(数据库编号:PF09425)结构域的隐马尔科夫模
型文件,使用 HMMER 3.0软件的hmmsearch
程序对所下载的粗山羊草蛋白序列数据进行比对
检索,获取蛋白序列数据中包含 TIFY和Jas保
守结构域的所有蛋白序列号,并通过序列号检索
对应的核酸序列。检索结果通过 DNAMAN
(ver.6.0)软件进行全序列比对及保守结构域比
对剔除冗余序列。通过NCBI中CDD(Conserved
domain database)数据库和 SMART 在线工具
(http://smart.embl-hei-delberg.de/)对非冗余
序列进行保守结构域筛查,确定粗山羊草JAZ基
因家族成员。
1.3 粗山羊草JAZ基因的染色体定位
利用Primer premier 5.0软件,根据粗山羊
草JAZ基因家族成员的基因组序列设计特异性
引物(表1),并交由北京六合华大基因科技股份
有限公司合成。利用中国春缺体-四体材料进行
染色体定位,并根据基因所在染色体编号顺序进
行基因命名,定位在同一染色体上的基因,按照其
CDS序列编号在 AGDB 数据库中顺序命名。
PCR反应体系(20μL):2×Easy Taq SuperMix
(购自北京全式金生物技术公司)10μL,上下游引
物(10μmol·L
-1)各 1μL,模板 DNA(200
ng·μL
-1)1μL,ddH2O 7μL。扩增程序:94℃
预变性5min;94℃变性45s,60℃退火45s,
72℃延伸1min,35个循环;72℃延伸10min。
PCR产物经1.5%琼脂糖凝胶电泳分离,紫外凝
胶成像仪拍照。
1.4 粗山羊草JAZ基因及其编码蛋白的特征
分析
将粗山羊草JAZ基因的基因组序列和CDS
序列提交到 GSDS在线工具(http://gsds.cbi.
pku.edu.cn/)分析基因结构,其中,所有参数均
设置为默认值;将粗山羊草JAZ基因编码蛋白序
列用DNAMAN(ver.6.0)进行多重比对,并提交
到 MEME 在线工具(http://meme.nbcr.net/
meme4_1/cgi-bin/meme.cgi)分析蛋白模序,其
中,模序长度设置为10~150,最大发现数目设置
为5,其余参数均设置为默认值;利用 ExPASy
(http://www.expasy.org/)在线工具对粗山羊
草JAZ基因编码蛋白进行相对分子量、等电点及
亲疏水性预测分析;利用 WoLF PSORT(http://
wolfpsort.org/)对粗山羊草JAZ蛋白进行亚细
胞定位分析。
1.5 粗山羊草JAZ基因的启动子和表达谱分析
参考粗山羊草JAZ基因家族的基因组序列
和CDS序列,分别截取各粗山羊草JAZ基因起
始密码子上游2kb的基因组序列作为启动子区
域。将各粗山羊草JAZ基因启动子序列提交至
在线工具 Plant CARE(http://bioinformatics.
pAet.ugent.be/webtools/plantcare/html)分析
预测各基因启动子区顺式作用元件。检索AGDB
数据库,获得粗山羊草JAZ基因在7个不同组织
(叶、雌蕊、根、种子、鞘、穗及雄蕊)中的表达数据,
利用TreeView 3.0软件生成表达谱分析热图。
表1 用于粗山羊草JAZ基因染色体定位的特异引物
Table 1 Specific primers of AetJAZgenes for chromosomal localization
基因名称
Gene
引物序列 (5′-3′)
Primer sequence(5′-3′)
基因名称
Gene
引物序列 (5′-3′)
Primer sequence(5′-3′)
AetJAZ1 F:CAAGACAAGCAGGGAGCCAG AetJAZ6 F:GCGAACGCGCAGATGACCATCTTC
R:GGAGCATCAACCGGACCAGTAGG R:CCTGAGACAGCAGCGACACGGAGCA
AetJAZ2 F:CGTTAATTTGTTCTGCCCCTACTATCG AetJAZ7 F:GCTGCTTGCGTGTCGCTGCTGTCTCA
R:AAGGAGCTTTGCTCACCACCCTG R:CCTTCCCTTGCGCTTCTGCATGAACC
AetJAZ3 F:TCTTCTATGGTGGAAAGGTGGTCGTG AetJAZ8 F:GCAGAGGTTCATGGAGAAGCGCAAC
R:GCAGATCAGGGAGAGCGTTCTGTG R:GCGTAAGCGTGAGACGGCTACAGGA
AetJAZ4 F:TTCTACGCAGGTCAGTGCATGTGTTC AetJAZ9 F:TTCCCTCGCGCTGTGCCTGAGACACC
R:GCATTTGCTGTCCTTTGCTTTCGC R:CGGCGACCGCGCGCAGATGACCATC
AetJAZ5 F:AAGTGCCCGCGCGCAAGATGAGCAT β-Actin F:TACTCCCTCACAACAACCG
R:GCGTGAGACGATTACAGGAGGCCG R:AGAACCTCCACTGAGAACAA
1.6 粗山羊草JAZ蛋白的进化分析
采用Clustal X软件将收集的各植物JAZ蛋
白序列进行多重比对,然后利用 MEGA 5.2软件
构建系统进化树,其中,Bootstrap值设置为1 000。
·11·第1期 王玉昆等:粗山羊草JAZ基因家族的全基因组鉴定与分析
2 结果与分析
2.1 粗山羊草JAZ基因家族成员的分离鉴定和
染色体定位结果
利用 HMMER 3.0程序在粗山羊草蛋白数
据库中搜索含TIFY及Jas结构域的JAZ蛋白,
经过去冗余处理,获得9个粗山羊草JAZ蛋白,
其对应的基因序列信息见表2。
根据上述去冗余后得到的JAZ基因序列设
计特异性引物(表1),对中国春缺体-四体材料进
行PCR扩增。结果(图1)表明,AetJAZ1基因和
AetJAZ2基因位于2D染色体上,AetJAZ3基因位
于5D染色体上,AetJAZ4基因位于6D染色体
上,AetJAZ5-AetJAZ9基因位于7D染色体上。
表2 粗山羊草JAZ基因信息
Table 2 Information of AetJAZgenes
基因名称
Gene
长度
Length/bp
组装位点
Locus
基因组位置
Location
编码区序列编号
Number of CDS
AetJAZ1 696 Scaffold4854 39 496:40 410 AEGTA32173
AetJAZ2 708 Scaffold19622 60 754:65 432 AEGTA31179
AetJAZ3 666 Scaffold32076 15 816:16 884 AEGTA32219
AetJAZ4 672 Scaffold126383 3 932:5 440 AEGTA12090
AetJAZ5 429 Scaffold999 111 353:111 781 AEGTA02121
AetJAZ6 444 Scaffold23145 20 809:21 252 AEGTA04113
AetJAZ7 441 Scaffold999 135 137:136 039 AEGTA28289
AetJAZ8 423 Scaffold5772 40 046:40 468 AEGTA32666
AetJAZ9 597 Scaffold999 106 504:107 100 AEGTA42890
CS:中国春 Chinese Spring
图1 粗山羊草JAZ基因的染色体定位
Fig.1 Chromosomal localization of AetJAZgenes
2.2 粗山羊草JAZ基因核酸及其编码蛋白的
特征
对获得的9个粗山羊草JAZ基因的核酸序
列进行分析,结果(图2)发现,它们在序列长度、
内含子及外显子数目上有明显的差异。其中,序
列最长的为AetJAZ2(708bp),最短的为Aet-
·21· 麦 类 作 物 学 报 第36卷
JAZ8(423bp)。AetJAZ3含有3个内含子,Aet-
JAZ1、AetJAZ2和AetJAZ4含有4个内含子,而
AetJAZ5-AetJAZ9不含有内含子,推测其在进化
过程中产生了丢失。
对获得的9个粗山羊草JAZ基因所编码蛋
白序列进行分析,结果(图3)发现,这些蛋白序列
整体差异较为明显,但是均含有保守的TIFY和
Jas功能结构域,且9个粗山羊草JAZ蛋白均在
Jas保守域中存在核定位信号序列KRR(K)XR,
表明 AetJAZ蛋白可能具有入核功能。MEME
蛋白模序分析结果(图4)表明,9个粗山羊草JAZ
蛋白的模序构成有一定的差异,AetJAZ4只含有
模序4(Jas保守域)和模序5(TIFY 保守域);
AetJAZ1-AetJAZ3除含有模序4和5之外,还
含有模序1;AetJAZ5、AetJAZ6、AetJAZ8和
AetJAZ9不仅含有模序1、4和5,还含有模序2
和3,且 AetJAZ9含有两个重复的模序2;Aet-
JAZ7不含有模序1。
图2 粗山羊草JAZ基因的结构分析
Fig.2 Structural analysis of AetJAZgenes
图中点表示序列比对空位 The dots represent gaps of sequence alignment
图3 粗山羊草JAZ蛋白序列的比对
Fig.3 Multiple sequence alignment of AetJAZ proteins
·31·第1期 王玉昆等:粗山羊草JAZ基因家族的全基因组鉴定与分析
图4 粗山羊草JAZ蛋白的结构分析
Fig.4 Structural analysis of AetJAZ proteins
对获得的9个粗山羊草JAZ基因所编码蛋
白的理化性质进行预测,结果表明,这些蛋白的分
子量为14.6~24.9kDa,等电点为7.8~10.8,均
属于亲水性蛋白。亚细胞定位分析显示,Aet-
JAZ1-AetJAZ4及 AetJAZ9定位在细胞核中,
AetJAZ5和AetJAZ6定位在叶绿体上,AetJAZ7
和AetJAZ8定位在线粒体上。由此可见,虽然这
些蛋白都具有核定位信号,但可能并不都是行使
入核功能,故推测粗山羊草JAZ蛋白具有不同的
功能,且某些成员具有特殊功能。
2.3 粗山羊草JAZ基因启动子分析
分别截取9个粗山羊草JAZ基因的起始密
码子上游2 000bp的基因组序列,对启动子区4
种顺式作用元件S000458(茉莉酸响应元件[21])、
S000407(MYC转录因子作用元件[22])、S000153
(脱落酸响应元件[23])和S000250(低温响应元
件[24])的分布进行分析预测。其中,S000458、
S000407、S000153和S000250均为顺式作用元件
在PLACE 26.0数据库中的编号。结果(图5)表
明,粗山羊草JAZ基因家族各成员启动子所含顺
图中顺式作用元件位于启动子下方表示其调控方向相反
The cis-elements located below promoter mean the regulation is reverse
图5 粗山羊草JAZ基因启动子顺式作用元件的分析
Fig.5 Analysis of cis-elements in the promoters of AetJAZgenes
·41· 麦 类 作 物 学 报 第36卷
式作用元件的种类和数量有较大差异,AetJAZ1
只含有S000407和S000250元件,说明其可能响
应低温,且能够与 MYC转录因子产生相互作用;
AetJAZ3和AetJAZ6不含有S000458元件,说明
茉莉酸对这2个基因的调控作用很微弱,二者可
能对低温和脱落酸有响应;AetJAZ4、AetJAZ5
和AetJAZ7不含有S000250,说明这3个基因可
能对低温不敏感;AetJAZ2、AetJAZ8和Aet-
JAZ9 包含所有的预测元件,说明这3个基因对茉
莉酸、MYC转录因子、脱落酸和低温能够产生响
应。说明粗山羊草JAZ基因家族各成员可能参
与了不同的调控途径或生理过程。
2.4 粗山羊草JAZ蛋白的系统进化分析
对粗山羊草JAZ蛋白和其他植物JAZ蛋白
进行进化分析,结果(图6)显示,所有的JAZ蛋白
序列聚类成20个亚族。9个粗山羊草JAZ蛋白
分散聚类到了5个亚族中,且与短柄草JAZ蛋白
的关系最近。AetJAZ5-AetJAZ9聚类到了同一
个亚族S20中。进一步分析发现,苔藓来源的
PpJAZ蛋白单独聚类到一个亚族 S2中,蕨类
SmJAZ蛋白聚类到了S3和S4两个亚族中,裸子
植物PsJAZ蛋白聚类到S10和S11两个亚族中,
单子叶和双子叶植物的JAZ蛋白则分布于其余
的亚族中。
2.5 粗山羊草JAZ基因的表达模式分析
经过搜索AGDB数据库,共获得7个粗山羊
草JAZ 基因(AetJAZ1-AetJAZ3,AetJAZ5-
AetJAZ8)在7个不同组织(叶、雌蕊、根、种子、叶
鞘、穗和雄蕊)中的表达数据。将表达数据制成表
达热图(图7)后显示,7个粗山羊草JAZ基因的
表达模式差异明显,AetJAZ1仅在穗部有表达;
AetJAZ2在雌蕊、雄蕊和穗部有较高的表达,而在
其余组织中几乎不表达;AetJAZ3在叶、叶鞘和
穗部有表达;AetJAZ5和AetJAZ6在根、叶和叶
鞘中有表达;AetJAZ7和AetJAZ8在根和叶鞘中
有表达。7个粗山羊草JAZ基因没有组成型表
达的基因,均有特异表达的情况。值得注意的是,
AetJAZ1和AetJAZ2在穗部及穗部结构组织(雌
蕊、雄蕊)中特异表达,推测这2个基因与粗山羊
草中穗部及花器官的发育有密切的关系。
图6 JAZ蛋白的系统进化分析
Fig.6 Phylogenetic analysis of JAZ proteins
·51·第1期 王玉昆等:粗山羊草JAZ基因家族的全基因组鉴定与分析
1:叶;2:雌蕊;3:根;4:种子;5:鞘;6:穗;7:雄蕊
1:Leaf;2:Pistil;3:Root;4:Seed;5:Sheath;6:Spike;
7:Stamen
图7 粗山羊草JAZ基因的表达模式分析
Fig.7 Expression patterns analysis of AetJAZgenes
3 讨 论
本研究基于最新的粗山羊草基因组测序结
果,运用生物信息学手段,筛选并解析了粗山羊草
JAZ家族基因的结构、染色体分布、进化关系及
表达模式等特征,为研究植物JAZ基因家族提供
了数据支持,也为进一步将该研究结果运用于普
通小麦研究中提供了理论依据。
本研究共在粗山羊草全基因组中筛选到了9
个JAZ基因,表明JAZ基因在粗山羊草中以多
成员的方式存在,与前人研究结果一致。这9个
成员在染色体上的分布比较广泛,但在7D染色
体上分布密集,推测这些基因可能存在正向或反
向的重复。转录因子在染色体上出现排布重复的
现象在植物中比较常见,这是基因扩增的一种重
要方式。
JAZ蛋白正常行使其生物学功能依赖自身的
功能结构域。本研究中9个粗山羊草JAZ蛋白
均含有TIFY和Jas功能结构域,且保守度较高,
不存在结构域缺失的现象。但是,不同的成员之
间又有非必须结构域的差异,表明粗山羊草JAZ
基因家族成员间可能存在功能上的差异性。蛋白
理化性质预测结果表明,9个粗山羊草JAZ蛋白
都为碱性,且都是亲水性蛋白,相似的理化性质预
示各个成员间可能具有某些相似的功能。启动子
分析表明,9个粗山羊草JAZ基因家族成员可能
对不同的刺激或胁迫做出应答,所参与的调控途
径具有明显的差异,推测粗山羊草JAZ基因家族
具有功能多样性。
基于苔藓植物、蕨类植物、裸子植物和被子植
物等不同植物JAZ蛋白的进化分析表明,粗山羊
草JAZ蛋白与短柄草的亲缘关系最近,所有的成
员均与短柄草JAZ蛋白家族成员聚类到一起,且
AetJAZ5~AetJAZ9聚类到了同一个亚族中,结合
基因及蛋白结构分析结果和染色体定位结果推
测,这几个基因可能发生了基因扩增现象,且其功
能可能存在一定重复性。同时,由进化分析结果
推测,植物JAZ基因家族在不同亲缘关系的陆生
植物中产生了特异的扩增与分化,从而导致植物
种间特异的JAZ蛋白亚家族产生。
此外,本研究对7个检索到表达数据的粗山
羊草JAZ基因表达模式进行了分析,发现7个基
因并不是在所有检测组织中表达,不存在组成型
表达的基因;AetJAZ1和AetJAZ2的表达模式表
现出了一定的组织特异性:AetJAZ1仅在穗部有
表达,而AetJAZ2在雌蕊和雄蕊中高水平表达,
故推测这2个基因可能分别在粗山羊草穗部发育
及雌蕊和雄蕊发育过程中起作用。AetJAZ1蛋
白和水稻 OsJAZ7蛋白处于同一亚族(S16),而
OsJAZ7基因在水稻中能够响应茉莉酸和机械损
伤的诱导,而且对高盐和干旱胁迫有明显的应答
作用[12],故推测AetJAZ1基因在粗山羊草中也有
同样的功能;AetJAZ2蛋白与水稻 OsJAZ1蛋白
处于同一亚族(S12),而OsJAZ1基因已被证明在
水稻所有组织或器官中都有强烈表达,且受到机
械损伤和茉莉酸的强烈诱导[12],这与AetJAZ2基
因的表达模式不同,故推测AetJAZ2基因的表达
具有强烈的时空特性,但其可能也与响应机械损
伤和茉莉酸调控有关。所以,AetJAZ1和Aet-
JAZ2基因具有进一步研究的价值,可通过分子生
物学和遗传学方法运用到解析小麦穗部及花器官
与茉莉酸调控相关的生长发育机理研究中[25]。
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·71·第1期 王玉昆等:粗山羊草JAZ基因家族的全基因组鉴定与分析