丹参SmLEA家族基因的鉴定和表达分析

胚胎发育晚期丰富蛋白(late embryogenesis abundant protein,LEA)普遍存在于植物,该家族基因在非生物胁迫下大量积累以保护植物正常生长发育,是逆境胁迫研究的热点。丹参(Salvia miltiorrhiza)作为我国传统大宗药材,产量和品质易受逆境影响。为进一步开展对丹参抗逆基因的发掘研究,本研究基于丹参基因组和转录组数据库,利用生物信息学方法对Sm LEA家族基因进行鉴定和蛋白理化性质分析,利用MEGA 5.0、MEME、GSDS2.0、BDGP等生物信息学软件分别构建系统进化树,分析Sm LEA保守基序,基因结构和启动子区等,利用q RT-PCR和公布的RNA-seq数据库对基因表达量进行初步研究。共鉴定出23条Sm LEA基因,分为7组;Sm LEA家族基因理论等电点在4.51~10.3之间,大多属于高度亲水蛋白,分布于各个亚细胞区室;不同组间Motif存在一定差异;基因内含子较少;q RT-PCR结果显示,Sm LEA家族基因在丹参根、茎、叶、顶芽都有表达,根、茎表达量相对较高;多数Sm LEA基因在丹参幼苗受到盐、脱水、损伤、高温和低温处理后表达量都有所上调;RNA-Seq数据分析表明,Sm LEA基因对茉莉酸甲酯(methyl Jasmonate,Me JA)响应比水杨酸(salicylic acid,SA)响应更明显。Sm LEA家族基因结构保守,启动子区含大量非生物胁迫响应顺式作用元件,基因大多响应盐、脱水、损伤、高温、低温胁迫处理和Me JA、SA激素处理,推测该家族基因在非生物胁迫中发挥重要作用。本研究对Sm LEA家族基因序列、理化性质、组织表达特异性以及不同胁迫处理下的表达量进行了分析,为丹参Sm LEA家族基因的深入研究提供基础数据。