园艺学报 ›› 2026, Vol. 53 ›› Issue (1): 131-148.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0952
朱炫怡1, 赵雨晴1, 唐菲鸿1, 吴海艳1, 张春3, 赵凯2, 彭东辉1, 兰思仁1, 周育真1,*(
)
收稿日期:2025-03-13
修回日期:2025-09-02
出版日期:2026-01-25
发布日期:2026-01-26
通讯作者:
基金资助:
ZHU Xuanyi1, ZHAO Yuqing1, TANG Feihong1, WU Haiyan1, ZHANG Chun3, ZHAO Kai2, PENG Donghui1, LAN Siren1, ZHOU Yuzhen1,*(
)
Received:2025-03-13
Revised:2025-09-02
Published:2026-01-25
Online:2026-01-26
摘要:
为深入了解建兰(Cymbidium ensifolium)CNGC基因的功能,基于建兰全基因组数据对其进行了系统的鉴定和分析,共获得13个包含CNBD、CaMBD和IQ基序的CeCNGC基因,分为5个亚家族,不均匀地分布于10条染色体上,且存在2对片段重复。该家族成员的启动子区域存在大量与激素响应和非生物胁迫密切相关的顺式作用元件,且其调控序列中还包含多个与非生物胁迫响应相关的miRNA结合位点。CeCNGC在不同组织和花发育阶段均有转录,其中CeCNGC3/5/10/11/12/13呈现组织特异性表达模式。干旱、低温和ABA处理下,CeCNGC基因均表现有不同程度转录响应。在干旱胁迫下,CeCNGC1/4/5/8/13/10/12/9/11在处理第3天出现上调,其中CeCNGC1/4/13上调最为显著;而CeCNGC2/3/6/7在第2天出现显著下调。低温胁迫3 ~ 7 d内,CeCNGC2/4/5/7的表达量持续上调。ABA处理下,CeCNGC9/10/12/13的表达水平在第1天显著上调,而CeCNGC1/4/7在第3天显著上调。CeCNGC2在低温和ABA处理下的表达模式一致,且受到强烈转录诱导。
朱炫怡, 赵雨晴, 唐菲鸿, 吴海艳, 张春, 赵凯, 彭东辉, 兰思仁, 周育真. 建兰CNGC基因家族鉴定及其在非生物胁迫下的转录响应[J]. 园艺学报, 2026, 53(1): 131-148.
ZHU Xuanyi, ZHAO Yuqing, TANG Feihong, WU Haiyan, ZHANG Chun, ZHAO Kai, PENG Donghui, LAN Siren, ZHOU Yuzhen. Whole-Genome Identification of the CNGC Gene Family in Cymbidium ensifolium and Transcriptional Reponses Under Abiotic Stresses[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2026, 53(1): 131-148.
| 引物名称 Primer name | 正向引物(5′-3′) Forward primer | 反向引物(5′-3′) Reverse primer |
|---|---|---|
| CeCNGC1 | AGCCTATCAGACTCCTTCCACCTTG | CGAGCTTCCTTCCTGGCACTTG |
| CeCNGC2 | CTTCGTAATCCTTCCGCTTCCTCAG | GGTACACCTTCGGCAAGAACTGG |
| CeCNGC3 | AACGGTGAAGGCATTATCTGAGGTG | GCTTGCTATGGAGTCTGCGGAAC |
| CeCNGC4 | AGATGCGATATGCGAGCGATTAGTC | TCGTCCACTGGGTCACCTTCC |
| CeCNGC5 | ACAGTGAAGGCATTGTCGGAAGTC | TGAAGGTGTGCTGGAGTTGCTTAC |
| CeCNGC6 | AGTACAAGTGGTTGGCAACTCAAGG | GAGGCAGAGATGTCGCTTAATGTCC |
| CeCNGC7 | CAGGTTGTTCTATGGGTGGCAGTAC | CGGAGGAAGGAGATGGAGTGGTAG |
| CeCNGC8 | GTGGGAGCGGGCACTTTGATG | AGAGAAGCAAGCACTGGCATTAGG |
| CeCNGC9 | CACAGAGAGCATCTTCGTCGTCAG | TCGCCGCAGAAATCGCCTTG |
| CeCNGC10 | CACCGAGAGCACTTACATTGTCAGG | AAGCCACTCCTCCCACCATCAG |
| CeCNGC11 | GAGGTGCTTGCTGGTACTTACTTGG | GAAGTTGTGGTGCCGTAGTAGATGG |
| CeCNGC12 | GGAGCACCGCCCTGTCTTTATATG | CACGTAAGCCATCCTCATCTGTAGC |
| CeCNGC13 | CGTCGGCACAAGAGAAGGAAGATG | TCGCTTGGCTCTCCGCTCTC |
| TUB | GCAGTTTACGGCGATGTTCA | ACTCTTCCTCGTCAGCTGTG |
表1 荧光定量PCR引物序列 Tbale 1 Primers used for RT-qPCR
| 引物名称 Primer name | 正向引物(5′-3′) Forward primer | 反向引物(5′-3′) Reverse primer |
|---|---|---|
| CeCNGC1 | AGCCTATCAGACTCCTTCCACCTTG | CGAGCTTCCTTCCTGGCACTTG |
| CeCNGC2 | CTTCGTAATCCTTCCGCTTCCTCAG | GGTACACCTTCGGCAAGAACTGG |
| CeCNGC3 | AACGGTGAAGGCATTATCTGAGGTG | GCTTGCTATGGAGTCTGCGGAAC |
| CeCNGC4 | AGATGCGATATGCGAGCGATTAGTC | TCGTCCACTGGGTCACCTTCC |
| CeCNGC5 | ACAGTGAAGGCATTGTCGGAAGTC | TGAAGGTGTGCTGGAGTTGCTTAC |
| CeCNGC6 | AGTACAAGTGGTTGGCAACTCAAGG | GAGGCAGAGATGTCGCTTAATGTCC |
| CeCNGC7 | CAGGTTGTTCTATGGGTGGCAGTAC | CGGAGGAAGGAGATGGAGTGGTAG |
| CeCNGC8 | GTGGGAGCGGGCACTTTGATG | AGAGAAGCAAGCACTGGCATTAGG |
| CeCNGC9 | CACAGAGAGCATCTTCGTCGTCAG | TCGCCGCAGAAATCGCCTTG |
| CeCNGC10 | CACCGAGAGCACTTACATTGTCAGG | AAGCCACTCCTCCCACCATCAG |
| CeCNGC11 | GAGGTGCTTGCTGGTACTTACTTGG | GAAGTTGTGGTGCCGTAGTAGATGG |
| CeCNGC12 | GGAGCACCGCCCTGTCTTTATATG | CACGTAAGCCATCCTCATCTGTAGC |
| CeCNGC13 | CGTCGGCACAAGAGAAGGAAGATG | TCGCTTGGCTCTCCGCTCTC |
| TUB | GCAGTTTACGGCGATGTTCA | ACTCTTCCTCGTCAGCTGTG |
| 基因名 Gene name | 基因ID Gene ID | 编码序列长度/bp CDS length | 氨基酸数 Number of amino acids | 分子量/D Molecular weight | 等电点 pI |
|---|---|---|---|---|---|
| CeCNGC1 | JL014344 | 1 461 | 488 | 55 806.43 | 8.23 |
| CeCNGC2 | JL001908 | 2 200 | 735 | 82 623.44 | 9.56 |
| CeCNGC3 | JL010106 | 1 029 | 343 | 40 046.06 | 9.14 |
| CeCNGC4 | JL001369 | 1 591 | 531 | 60 926.40 | 8.34 |
| CeCNGC5 | JL000073 | 2 105 | 703 | 81 211.91 | 8.94 |
| CeCNGC6 | JL006714 | 1 497 | 501 | 58 400.86 | 9.60 |
| CeCNGC7 | JL008860 | 1 869 | 625 | 71 627.58 | 9.35 |
| CeCNGC8 | JL007202 | 2 268 | 759 | 86 931.94 | 9.25 |
| CeCNGC9 | JL005182 | 879 | 293 | 34 538.52 | 9.81 |
| CeCNGC10 | JL002960 | 2 174 | 726 | 83 914.57 | 9.11 |
| CeCNGC11 | JL010726 | 1 953 | 653 | 74 573.27 | 9.70 |
| CeCNGC12 | JL019980 | 2 146 | 717 | 81 825.83 | 9.43 |
| CeCNGC13 | JL019514 | 1 313 | 438 | 50 481.31 | 8.94 |
| 基因名 Gene name | 基因ID Gene ID | 不稳定系数 Instability index | 脂肪系数 Aliphatic index | 总平均亲水系数 Grand average of hydropathicity | 亚细胞定位 Subcellular localization |
| CeCNGC1 | JL014344 | 41.29 | 80.39 | -0.251 | 叶绿体Chloroplast |
| CeCNGC2 | JL001908 | 58.92 | 92.49 | 0.019 | 质膜Plasma membrane |
| CeCNGC3 | JL010106 | 54.80 | 79.91 | -0.457 | 叶绿体Chloroplast |
| CeCNGC4 | JL001369 | 43.95 | 90.19 | -0.158 | 质膜Plasma membrane |
| CeCNGC5 | JL000073 | 50.71 | 95.68 | -0.103 | 质膜Plasma membrane |
| CeCNGC6 | JL006714 | 50.76 | 92.26 | -0.103 | 叶绿体Chloroplast |
| CeCNGC7 | JL008860 | 50.00 | 96.74 | 0.012 | 质膜Plasma membrane |
| CeCNGC8 | JL007202 | 42.34 | 89.80 | -0.129 | 质膜Plasma membrane |
| CeCNGC9 | JL005182 | 67.42 | 80.48 | -0.616 | 细胞核nucleus |
| CeCNGC10 | JL002960 | 54.21 | 87.34 | -0.240 | 质膜Plasma membrane |
| CeCNGC11 | JL010726 | 55.62 | 87.35 | -0.270 | 质膜Plasma membrane |
| CeCNGC12 | JL019980 | 56.53 | 93.05 | 0.041 | 质膜Plasma membrane |
| CeCNGC13 | JL019514 | 53.37 | 76.64 | -0.432 | 叶绿体Chloroplast |
表2 CeCNGC家族成员的理化性质和亚细胞定位
Table 2 Physicochemical properties and subcellular localization of CeCNGC family members
| 基因名 Gene name | 基因ID Gene ID | 编码序列长度/bp CDS length | 氨基酸数 Number of amino acids | 分子量/D Molecular weight | 等电点 pI |
|---|---|---|---|---|---|
| CeCNGC1 | JL014344 | 1 461 | 488 | 55 806.43 | 8.23 |
| CeCNGC2 | JL001908 | 2 200 | 735 | 82 623.44 | 9.56 |
| CeCNGC3 | JL010106 | 1 029 | 343 | 40 046.06 | 9.14 |
| CeCNGC4 | JL001369 | 1 591 | 531 | 60 926.40 | 8.34 |
| CeCNGC5 | JL000073 | 2 105 | 703 | 81 211.91 | 8.94 |
| CeCNGC6 | JL006714 | 1 497 | 501 | 58 400.86 | 9.60 |
| CeCNGC7 | JL008860 | 1 869 | 625 | 71 627.58 | 9.35 |
| CeCNGC8 | JL007202 | 2 268 | 759 | 86 931.94 | 9.25 |
| CeCNGC9 | JL005182 | 879 | 293 | 34 538.52 | 9.81 |
| CeCNGC10 | JL002960 | 2 174 | 726 | 83 914.57 | 9.11 |
| CeCNGC11 | JL010726 | 1 953 | 653 | 74 573.27 | 9.70 |
| CeCNGC12 | JL019980 | 2 146 | 717 | 81 825.83 | 9.43 |
| CeCNGC13 | JL019514 | 1 313 | 438 | 50 481.31 | 8.94 |
| 基因名 Gene name | 基因ID Gene ID | 不稳定系数 Instability index | 脂肪系数 Aliphatic index | 总平均亲水系数 Grand average of hydropathicity | 亚细胞定位 Subcellular localization |
| CeCNGC1 | JL014344 | 41.29 | 80.39 | -0.251 | 叶绿体Chloroplast |
| CeCNGC2 | JL001908 | 58.92 | 92.49 | 0.019 | 质膜Plasma membrane |
| CeCNGC3 | JL010106 | 54.80 | 79.91 | -0.457 | 叶绿体Chloroplast |
| CeCNGC4 | JL001369 | 43.95 | 90.19 | -0.158 | 质膜Plasma membrane |
| CeCNGC5 | JL000073 | 50.71 | 95.68 | -0.103 | 质膜Plasma membrane |
| CeCNGC6 | JL006714 | 50.76 | 92.26 | -0.103 | 叶绿体Chloroplast |
| CeCNGC7 | JL008860 | 50.00 | 96.74 | 0.012 | 质膜Plasma membrane |
| CeCNGC8 | JL007202 | 42.34 | 89.80 | -0.129 | 质膜Plasma membrane |
| CeCNGC9 | JL005182 | 67.42 | 80.48 | -0.616 | 细胞核nucleus |
| CeCNGC10 | JL002960 | 54.21 | 87.34 | -0.240 | 质膜Plasma membrane |
| CeCNGC11 | JL010726 | 55.62 | 87.35 | -0.270 | 质膜Plasma membrane |
| CeCNGC12 | JL019980 | 56.53 | 93.05 | 0.041 | 质膜Plasma membrane |
| CeCNGC13 | JL019514 | 53.37 | 76.64 | -0.432 | 叶绿体Chloroplast |
图1 建兰(Ce)、水稻(Os)和拟南芥(At)CNGC家族成员系统进化树
Fig. 1 Phylogenetic tree of CNGC family members in Cymbidium ensifolium(Ce),Oryza sativa(Os)and Arabidopsis thaliana(At)
图2 建兰基因组中CeCNGC染色体定位和基因共线性分析 红线表示参与重复事件的CeCNGC基因对
Fig. 2 Chromosomal locations and segmental duplication of the CeCNGCs in the Cymbidium ensifolium genome The red lines inside indicate pairs of CeCNGCs involved in uplicated events
图3 建兰CeCNGC家族多序列比对(A)、基序组成和氨基酸序列(B、C)以及编码序列长度、非翻译区、外显子和内含子的统计分析(D)
Fig. 3 Multiple sequence alignment of the CeCNGC family in Cymbidium ensifolium(A);motif composition and amino acid sequences(B,C)and CDS,UTR,exons,and introns(D)
图4 CeCNGC家族基因启动子区域顺式作用元件 气泡图展示了CeCNGC基因家族内顺式作用元件的分布情况。横向折线图表示所有CeCNGC基因中每种顺式作用元件的累计数量,纵向折线图表示每个CNGC基因中顺式作用元件的总数
Fig. 4 Analysis of cis-acting elements in CeCNGCs promoters Bubble plot illustrates the distribution of cis-acting elements within the CeCNGC gene family. The horizontal line graph depicts the cumulative count of each cis-acting element across all CeCNGC,while the vertical line graph shows the total number of cis-acting elements present in each individual CeCNGC
图7 CeCNGC家族成员蛋白互作网络 外圈表示与CeCNGC蛋白相互作用的蛋白质,内圈表示CeCNGC蛋白。颜色越深表示与其他成员的连接度越高。 橙黄色圆圈表示仅涉及CeCNGC蛋白之间的相互作用网络
Fig. 7 Predicted protein-protein interaction networks of CeCNGC proteins The outer ring represents proteins interacting with CeCNGCs,while the inner ring represents the CeCNGC proteins themselves. The darker colors indicating higher connectivity with other members. The orange-yellow circles specifically illustrate the protein interaction network involving only CeCNGC proteins
图8 CeCNGC蛋白的磷酸化位点的数量(A)和激酶结合位点(B) unsp表示无特异性激酶预测结果
Fig. 8 The number of phosphorylation sites(A)and kinase binding sites(B)in CeCNGC proteins unsp indicates the prediction results of non-specific kinases
图9 CeCNGC家族成员表达模式热图(A)、不同植物组织基因表达趋势聚类分析(B)和不同花发育时期基因表达趋势聚类分析(C) 加粗褐色折线表示该聚类基因的整体表达模式。L:叶;P:假鳞茎;R:根;B:苞片;Sep:萼片;Pet:花瓣;Lip:唇瓣;Gyn:合蕊柱;SB:小蕾;MB:中蕾;BB:大蕾;IF:初开期;BF:盛开期;SF:衰败期
Fig. 9 Heatmap(A),clustering analysis of gene expression trends in different plant tissues(B)clustering analysis of gene expression trends at different flower development stages(C)and of CeCNGC family members The thick brown line represents the overall expression pattern of the genes within the cluster. L:Leaf;P:Pseudobulb;R:Root;B:Bract;Sep:Sepal;Pet:Petal;Lip:Lip;Gyn:Gynandrium;SB:Samll bud;MB:Middle bud;BB:Big bud;IF:Initial bloom stage;BF:Blooming flowers;SF:Senescence stage
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doi: 10.1038/s41598-021-03712-y pmid: 34921218 |
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doi: 10.1038/nbt.3519 pmid: 27043002 |
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doi: 10.1016/j.molp.2023.09.010 URL |
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doi: 10.1016/j.ygeno.2014.11.006 URL |
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doi: 10.1111/jipb.v63.1 URL |
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doi: 10.1104/pp.20.00425 pmid: 32576644 |
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doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0946 |
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doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0946 |
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