玉米ZmEXO70s基因家族鉴定及苗期耐热性关联分析

【目的】鉴定玉米EXO70s（ZmEXO70s）基因家族成员，分析其遗传变异与玉米耐热性的关联性，为揭示其在玉米耐热方面的功能和分子机制打下基础。【方法】以拟南芥EXO70s（AtEXO70s）基因家族成员序列为参考，利用MaizeGDB和NCBI数据库从玉米全基因组中鉴定出ZmEXO70s基因家族成员，对其进行基因结构及系统进化分析，根据其在系统发育进化树上的位置对其进行系统命名，并基于转录组测序（RNA-Seq）数据分析ZmEXO70s基因家族成员在不同组织及非生物胁迫下的表达模式。最后，鉴定玉米自交群体AM368中ZmEXO70s基因SNP位点，结合玉米AM368群体苗期耐热存活率进行基因家族关联分析。【结果】从玉米全基因组序列中共鉴定出36个ZmEXO70s基因，分布在10条染色体上，长度为228～3726 bp，编码75～1241个氨基酸残基，蛋白分子量为8.6～136.6 kD，理论等电点（pI）介于4.5～9.9，大部分蛋白pI小于7.0。拟南芥、水稻和玉米的EXO70s蛋白被分为9组（A组～I组），其中ZmEXO70s蛋白在各组中均有分布。大多数ZmEXO70s基因不含内含子，只有少数基因含有内含子，且内含子数量不同。36个ZmEXO70s蛋白共含8种基序（Motif 1～Motif 8），主要集中在C端，说明这些蛋白端序列较保守，且Motif 1～Motif 8组成Exo70保守结构域。ZmEXO70s基因在不同组织中的表达水平均存在明显差异，其中ZmEXO70B3基因在雄穗、花药、叶片和花丝中高表达，ZmEXO70C1a基因只在雄穗和花药中高表达，ZmEXO70D2b基因在胚乳和萌发种子中低表达，ZmEXO70G1c基因在花丝和萌发种子中低表达。有23个ZmEXO70s基因至少可响应一种非生物胁迫，说明这些ZmEXO70s基因参与非生物胁迫响应过程。ZmEXO70D2a和ZmEXO70E1基因的遗传变异与玉米苗期耐热性具有显著相关性（P≤0.01）。【结论】ZmEXO70s基因家族成员在系统发育进化上较保守，其基因组复制事件可能发生在禾本科植物分化后，且大多数ZmEXO70s基因被保留，仅部分基因被丢失。ZmEXO70s基因可能在非生物胁迫响应过程中发挥重要作用，ZmEXO70D2a和ZmEXO70E1基因可作为调控玉米苗期耐热性重要候选基因。

Identification of ZmEXO70s gene family in maize and its correlation with heat tolerance at seedling stage