大豆根瘤中增强表达的WIP小多肽基因家族的分子鉴定-论文.pdf

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1、错学苏2012年第57卷第31期：2948—2955《中国科学》杂志社、^n『v、scichina．comcsb．scichina．comSClENCECHINAPRESS大豆根瘤中增强表达的WIP小多肽基因家族的分子鉴定李晓琳，徐霁，俞冠翘，罗利中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所，植物分子遗传国家重点实验室，上海200032联系人，E—mail：lluo@sibs．ac．cn2012．04—27收稿，2012—08—28接受国家重点基础研究发展计划(2OlOCB12650l，2011CB100702)和国家

2、自然科学基金(31070218)资助摘要小肽分子是植物细胞分化、器官形成和生物防御的重要信号分子．通过分析大豆全基因关键词组DNA序列，发现大量的基因编码小肽前体即小多肽分子．到目前为止，对这些小多肽分子的大旦特征以及功能知之甚少．本文系统地分析了公共数据库中的大豆转录组数据，鉴定了212个在小多肽根瘤中增强表达的小多肽基因．其中79个基因属于38个多基因家族，而另外133个基因不属于根瘤WIP任何基因家族．在38个基因家族中，有10个基因家族只出现在豆科植物中，另外28个也出现基因表达在模式植物拟南芥中．在大豆中，最大

3、的一个基因家族是伤流诱导的小多肽(wound．induced亚细胞定位smallprotein，WIP)基因家族，由38个成员组成，其中一半左右的基因在大豆固氮根瘤中增强表分子进化达．我们进一步分析了蒺藜苜蓿、百脉根、拟南芥和水稻中的WIP同源基因，发现部分基因也在根瘤中增强表达或者受病原菌诱导表达．二级结构分析显示，wIP小多肽前体均含有一个DUF3774结构域，其中包含2个跨膜疏水区域，多数分子具有N．端信号肽序列．我们选取了2个大豆WIP基因进行亚细胞定位分析，发现WIP小多肽定位于细胞膜上．有趣的是，34个大豆W

4、IP基因成簇分布在3条染色体上，与目前发现的其他小多肽基因家族的分散分布(如CLE)完全不同．在6，12和l3号染色体上分别分布有11，12和11个WIP基因．而在12号染色体上的WIP同源基因则位于13号染色体上，二者呈对应关系．而6号染色体上的WIP基因相互之间同源性最高，且只与12号染色体上的基因具有较高的同源性．因此，可以推测，在大豆基因组中WIP基因可能起源l3号染色体，通过染色体复制扩散至12号染色体，再扩散到6号染色体．而在拟南芥和水稻基因组中，半数以上的WIP基因也分布在一条染色体上，且与大豆12和l3号

5、染色体上的WIP基因具有较高的同源性．因此，植物中WIP基因可能来源一个共同的祖先．最近10年，研究人员从植物中鉴定出了多种小究发现，肽激素也参与植物天然免疫信号传导，如肽分子，如defensin]】，systemin[，PSK(phytosul—CLV3[J和PSK]．fokine)~引，ENOD40~们，CLV3[，POLARIS[酬，IDAf7】．这些小肽来源于一个长度为150个氨基酸左右DVL118_PSY1[TDIF[叭RGF[”CLE2[5]CEP1[，，，，，的前体(prepropeptide)小多肽，一般

6、N一端具有一个信RALF[引Stomagen[训EPF1[15]FPF1[16]SCR[，，，，．号肽序列，此外还含有蛋白酶作用位点_3】．而且这些LURE[】，TPD1[181和NCR]。1等．有些小肽分子调节小肽分子常常受到翻译后修饰，比如磺酸化、羟脯氨植物细胞分化和组织、器官发育(如PSK，CLV3，RGF，酸化和阿拉伯糖基化．很多小肽上含有保守的半胱EPF1，FPF1，POLARIS，ENOD40和RALF等)，称为氨酸，形成一个或者多个分子内二硫键．在模式植物肽激素．有些小肽分子调节植物与其他生物之间的拟南芥中

7、，研究人员利用公布的基因组序列，通过生相互作用(Indefensin，systemin和NCR等)．最近的研物信息学分析发现有900多个具有保守分泌信号的英文版见：LiXL，XuJ，YuGQ,eta1．Aw0und_induceds国a1l_lypep琏de譬f8rnilyisupregUlatedinsoybeannodules．ChinSciBull，2012，57，doiIOA响71sIi434内2-549s20小多肽基因．通过硅片(insilico)基因筛选，研究人员(ii)WIP基因家族成员的鉴别．在大豆、蒺藜

8、鉴定出了新的小肽基因，如RGF，PSY和CEP1等．苜蓿基因组[25,27]网站以及NCBI网站，应用BLAST豆科植物，是在自然界广泛分布的一个植物类程序进行序列比对，获取同源基因及其编码序列．再群．很多豆科植物的种子(大豆)和叶片(紫花苜蓿)中应用CtustalW进行多序列比对，Pfam和SMART软件积累了大量