园艺学报 ›› 2024, Vol. 51 ›› Issue (10): 2371-2385.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2023-0710
尤倩, 刘晓, 刘梦梦, 刘丹, 伯晨, 朱艳芳, 段永波, 薛建平, 张爱民*(), 薛涛*(
)
收稿日期:
2024-05-14
修回日期:
2024-08-08
出版日期:
2024-10-25
发布日期:
2024-10-21
通讯作者:
基金资助:
YOU Qian, LIU Xiao, LIU Mengmeng, LIU Dan, BO Chen, ZHU Yanfang, DUAN Yongbo, XUE Jianping, ZHANG Aimin*(), XUE Tao*(
)
Received:
2024-05-14
Revised:
2024-08-08
Published:
2024-10-25
Online:
2024-10-21
摘要:
为挖掘参与半夏(Pinellia ternata)高温倒苗的PtHSF基因,开展了半夏PtHSF的鉴定分析。结果表明,半夏中存在22个PtHSF基因家族成员,不均匀地分布在10条染色体上。PtHSF基因均含有HSF特征结构域(DBD保守结构域),系统进化树分析表明,PtHSF基因可分为三大亚类,同一亚类的PtHSF具有相似的基因结构和保守基序,并编码相似的氨基酸。亚细胞定位显示81.82%的PtHSF位于细胞核中,其余位于细胞外。共线性分析表明PtHSF基因家族只有一对共线性,且PtHSF与水稻OsHSF具有更近的同源进化关系。表达模式分析表明,PtHSF在不同组织部位的表达具有显著差异,多数成员在根和块茎中高表达;高温胁迫条件下,12个PtHSF受诱导表达,8个受高温抑制。
尤倩, 刘晓, 刘梦梦, 刘丹, 伯晨, 朱艳芳, 段永波, 薛建平, 张爱民, 薛涛. 半夏热激因子HSF家族基因鉴定及生物信息分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(10): 2371-2385.
YOU Qian, LIU Xiao, LIU Mengmeng, LIU Dan, BO Chen, ZHU Yanfang, DUAN Yongbo, XUE Jianping, ZHANG Aimin, XUE Tao. Identification and Bioinformatics Analysis of the HSF Family Gene in Pinellia ternata[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2024, 51(10): 2371-2385.
基因 Gene | 上游引物(5′-3′) Forward primer | 下游引物(5′-3′) Reverse primer |
---|---|---|
PtHSF2 | AACTTCTCCAGCTTCGTTCG | TCGCCCTTTTTGAAGCAGTC |
PtHSF5 | CAGCTCAACACCTATGGA | GGATGGTCTTCAGCAGAT |
PtHSF7 | TCACTCGTCTAACTCTTCC | CATTGCAGAGGTTCTTCAG |
PtHSF8 | TCATCTCCTGGAACGACGAC | AGCTGGAGAAGTTGTTGTGC |
PtHSF9 | AAGTCGGGAATTGCGACATC | AGTCCAGGAAGAGAGCAAGC |
PtHSF15 | ACTTCAAGCACGGCAACTTC | AACCCTTCGTTGGCAAACTC |
PtHSF16 | TGCAAGCAAGAAACGGAGAC | AGCATTGCTTTGGCTGCTTC |
PtHSF18 | CCCCAAGTACTTCAAGCACAAC | ACGATCTTCCGGAAACCGTAG |
PtHSF19 | ACATTCGAGATGGTGGAG | GGATGAAGGTGGAGAAGT |
PtHSF20 | TCACCAAGACGTACCAGTTGG | TGAAGCAGTCGTTGTTGTGC |
表1 半夏候选基因荧光定量PCR引物序列
Table 1 Fluorescent quantitative PCR primer sequences of Pinellia ternata candidate genes
基因 Gene | 上游引物(5′-3′) Forward primer | 下游引物(5′-3′) Reverse primer |
---|---|---|
PtHSF2 | AACTTCTCCAGCTTCGTTCG | TCGCCCTTTTTGAAGCAGTC |
PtHSF5 | CAGCTCAACACCTATGGA | GGATGGTCTTCAGCAGAT |
PtHSF7 | TCACTCGTCTAACTCTTCC | CATTGCAGAGGTTCTTCAG |
PtHSF8 | TCATCTCCTGGAACGACGAC | AGCTGGAGAAGTTGTTGTGC |
PtHSF9 | AAGTCGGGAATTGCGACATC | AGTCCAGGAAGAGAGCAAGC |
PtHSF15 | ACTTCAAGCACGGCAACTTC | AACCCTTCGTTGGCAAACTC |
PtHSF16 | TGCAAGCAAGAAACGGAGAC | AGCATTGCTTTGGCTGCTTC |
PtHSF18 | CCCCAAGTACTTCAAGCACAAC | ACGATCTTCCGGAAACCGTAG |
PtHSF19 | ACATTCGAGATGGTGGAG | GGATGAAGGTGGAGAAGT |
PtHSF20 | TCACCAAGACGTACCAGTTGG | TGAAGCAGTCGTTGTTGTGC |
基因 Gene | CDS长度/bp CDS length | 氨基酸数 Number of amino acids | 分子量/kD Molecular weight | 等电点 Isoelectric point | 不稳定系数 Isoelectric point | 脂溶系数 Fat solubility coefficient | 亲水系数 Hydrophilicity coefficient | 亚细胞定位 Subcellular localization |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
PtHSF1 | 1 206 | 401 | 44.79 | 5.22 | 48.70 | 65.69 | -0.618 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF2 | 891 | 296 | 32.22 | 5.08 | 64.05 | 67.60 | -0.670 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF3 | 1 767 | 588 | 64.51 | 5.23 | 67.80 | 66.38 | -0.732 | 细胞外 Extracellular |
PtHSF4 | 1 293 | 430 | 45.19 | 10.24 | 58.77 | 72.77 | -0.342 | 细胞外 Extracellular |
PtHSF5 | 1 065 | 354 | 38.99 | 4.78 | 65.20 | 69.55 | -0.578 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF6 | 798 | 265 | 28.97 | 9.25 | 65.36 | 67.09 | -0.639 | 细胞外 Extracellular |
PtHSF7 | 1 098 | 365 | 39.83 | 5.35 | 78.99 | 58.36 | -0.808 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF8 | 1 080 | 359 | 39.12 | 7.63 | 62.48 | 64.48 | -0.685 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF9 | 759 | 252 | 26.26 | 4.91 | 78.68 | 61.59 | -0.240 | 细胞外 Extracellular |
PtHSF10 | 1 350 | 449 | 51.10 | 5.16 | 63.68 | 65.99 | -0.845 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF11 | 1 506 | 501 | 54.56 | 4.88 | 63.56 | 70.04 | -0.517 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF12 | 666 | 221 | 25.29 | 8.83 | 58.87 | 73.35 | -0.726 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF13 | 1 329 | 442 | 47.04 | 6.62 | 61.51 | 64.75 | -0.469 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF14 | 1 245 | 414 | 44.04 | 6.78 | 58.68 | 67.22 | -0.348 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF15 | 1 017 | 338 | 38.30 | 5.24 | 59.85 | 64.32 | -0.835 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF16 | 1 599 | 532 | 57.54 | 4.90 | 60.15 | 73.18 | -0.493 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF17 | 990 | 329 | 36.39 | 8.95 | 56.12 | 72.37 | -0.473 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF18 | 1 107 | 368 | 40.50 | 6.20 | 68.71 | 57.55 | -0.818 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF19 | 1 188 | 395 | 44.06 | 5.00 | 59.81 | 82.66 | -0.429 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF20 | 756 | 251 | 27.38 | 6.11 | 71.88 | 63.07 | -0.738 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF21 | 1 290 | 429 | 49.44 | 5.20 | 60.05 | 71.75 | -0.674 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF22 | 1 158 | 385 | 41.33 | 5.86 | 54.83 | 64.16 | -0.498 | 细胞核 Nucleus |
表2 半夏HSF蛋白特性
Table 2 Analysis of HSF protein characteristics in Pinellia ternata
基因 Gene | CDS长度/bp CDS length | 氨基酸数 Number of amino acids | 分子量/kD Molecular weight | 等电点 Isoelectric point | 不稳定系数 Isoelectric point | 脂溶系数 Fat solubility coefficient | 亲水系数 Hydrophilicity coefficient | 亚细胞定位 Subcellular localization |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
PtHSF1 | 1 206 | 401 | 44.79 | 5.22 | 48.70 | 65.69 | -0.618 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF2 | 891 | 296 | 32.22 | 5.08 | 64.05 | 67.60 | -0.670 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF3 | 1 767 | 588 | 64.51 | 5.23 | 67.80 | 66.38 | -0.732 | 细胞外 Extracellular |
PtHSF4 | 1 293 | 430 | 45.19 | 10.24 | 58.77 | 72.77 | -0.342 | 细胞外 Extracellular |
PtHSF5 | 1 065 | 354 | 38.99 | 4.78 | 65.20 | 69.55 | -0.578 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF6 | 798 | 265 | 28.97 | 9.25 | 65.36 | 67.09 | -0.639 | 细胞外 Extracellular |
PtHSF7 | 1 098 | 365 | 39.83 | 5.35 | 78.99 | 58.36 | -0.808 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF8 | 1 080 | 359 | 39.12 | 7.63 | 62.48 | 64.48 | -0.685 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF9 | 759 | 252 | 26.26 | 4.91 | 78.68 | 61.59 | -0.240 | 细胞外 Extracellular |
PtHSF10 | 1 350 | 449 | 51.10 | 5.16 | 63.68 | 65.99 | -0.845 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF11 | 1 506 | 501 | 54.56 | 4.88 | 63.56 | 70.04 | -0.517 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF12 | 666 | 221 | 25.29 | 8.83 | 58.87 | 73.35 | -0.726 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF13 | 1 329 | 442 | 47.04 | 6.62 | 61.51 | 64.75 | -0.469 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF14 | 1 245 | 414 | 44.04 | 6.78 | 58.68 | 67.22 | -0.348 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF15 | 1 017 | 338 | 38.30 | 5.24 | 59.85 | 64.32 | -0.835 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF16 | 1 599 | 532 | 57.54 | 4.90 | 60.15 | 73.18 | -0.493 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF17 | 990 | 329 | 36.39 | 8.95 | 56.12 | 72.37 | -0.473 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF18 | 1 107 | 368 | 40.50 | 6.20 | 68.71 | 57.55 | -0.818 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF19 | 1 188 | 395 | 44.06 | 5.00 | 59.81 | 82.66 | -0.429 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF20 | 756 | 251 | 27.38 | 6.11 | 71.88 | 63.07 | -0.738 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF21 | 1 290 | 429 | 49.44 | 5.20 | 60.05 | 71.75 | -0.674 | 细胞核 Nucleus |
PtHSF22 | 1 158 | 385 | 41.33 | 5.86 | 54.83 | 64.16 | -0.498 | 细胞核 Nucleus |
图3 半夏PtHSF家族基因结构(A)与编码蛋白保守基序Motif1 ~ Motif15的分布(B)与其序列(C)
Fig. 3 Structure of PtHSF family genes in Pinellia ternata(A)and distribution of conserved Motif1-Motif15 encoding proteins(B)and their sequences(C)
图7 半夏PtHSF的组织表达(A)和42 ℃高温胁迫下表达(B)模式热图
Fig. 7 Heat map of tissue expression(A)and expression pattern(B)of PtHSFs in Pinellia ternata under high temperature stress at 42 ℃
图8 半夏候选基因PtHSF在42 ℃高温胁迫下表达量的荧光定量PCR分析
Fig. 8 Expression analysis of candidate PtHSFs under high temperature stress in Pinellia ternate * student t test,P < 0.05.
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