沙棘TCP基因家族鉴定与HrTCP12的功能初探
王婷 秦德彬 安新民*
沙棘(Hippophae rhamnoides L.)作为药食同源的重要植物, 其果实在多个领域都有极高的利用价值。近年来, 对经济树种的分枝进行改良是提高果实产量的一个重要途径。而TCP基因家族在调控生长发育及逆境响应中具有关键作用, 其家族成员在植物分枝发育中有着重要作用。该研究通过生物信息学结合实验验证, 系统鉴定了沙棘的TCP基因家族, 并解析了其功能特性。该研究基于基因组数据筛选出29个沙棘TCP基因, 并通过进化分析将其分为Class I(PCF亚族)和Class II(CYC/TB1亚族及CIN亚族)。研究发现, Class II亚族的TCP结构域碱性区比Class I亚族多4个保守氨基酸。染色体定位显示, 沙棘TCP家族成员在染色体上分布不均, 理化性质分析表明沙棘TCP家族多数蛋白呈亲水性且定位于细胞核。启动子分析发现了在沙棘TCP家族成员的启动子中, 光响应、激素(如ABA)及胁迫相关顺式元件富集, 暗示了沙棘TCP家族参与多重调控网络。共线性分析揭示了沙棘TCP基因与拟南芥、枣存在广泛进化保守性, 且家族扩张主要由全基因组复制/片段复制驱动的跨染色体重复主导。组织特异性表达显示, CYC/TB1亚族基因HrTCP12在刺和侧芽中高表达, 在其余部位表达量较低, 暗示其调控分枝发育的功能。亚细胞定位证实HrTCP12和HrTCP18主要定位于细胞核, 符合转录因子特性。在84k杨中过表达HrTCP12显著抑制杨树分生组织活性基因PagWUS1/2的表达, 初步验证了其通过抑制侧芽生长调控植物分枝的保守机制。该研究在全基因组范围内鉴定了沙棘TCP基因家族成员, 并对CYC/TB1亚族基因进行了表达模式分析, 发现了其成员具有明显的组织特异性表达特征, 同时发现了HrTCP12抑制杨树分生组织活性基因表达, 为利用基因工程改良沙棘分枝特性提供了候选基因。
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