【目的】通过生物信息学方法对苹果CNGC基因家族的数量、进化、结构和胁迫差异表达开展深入分析,为探究CNGC基因在苹果中响应生物与非生物胁迫诱导调控奠定理论基础。【方法】利用CNGC基因特有结构域,借助Pfam、CDD、HMMER、SMART软件筛选基因序列,通过构建系统进化树、分析基因结构、motif、基因共线性、密码子偏好性、亚细胞定位、顺式作用元件,结合转录组数据与qRT-PCR,挖掘抗逆性强的CNGC基因。【结果】从富士、金冠、嘎拉和新疆野苹果4种苹果基因组中,共鉴定出67个CNGC基因家族成员。采用最大似然法(ML)构建系统进化树,将4种苹果及拟南芥的CNGC基因家族分为4个亚族(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ,其中Ⅳ又分为Ⅳa和Ⅳb),同一亚族CNGC基因具有相似的结构域、基因结构和motif分布。苹果CNGC基因在不同染色体上分布不均,家族基因扩增涉及节段和串联重复,并且该家族基因高频密码子偏好以A/U结尾,偏好编码精氨酸(Arg,AGA)。该家族基因主要定位于液泡、内质网、质膜和细胞核,多数顺式调控元件能响应光、低温、干旱、激素等胁迫及组织表达诱导,表明该家族基因在这些功能方面具有潜在调控作用。转录组分析表明,该家族基因参与开花、果实成熟、生物及非生物胁迫调控。qRT-PCR分析表明,嘎拉苹果组培苗经盐胁迫后,叶片和根系中有4个基因MdgCNGC1.2A、7.1A、5A和9.1A高度诱导上调表达。【结论】CNGC基因参与果树开花调控、果表皮蜡质的生物合成、激素胁迫、生物和非生物胁迫诱导表达。MdgCNGC1.2A、7.1A、5A和9.1A在苹果叶片和根系中被盐胁迫诱导高度表达。本研究结果为进一步探索CNGC基因家族在苹果抗性育种中的作用提供了参考依据。



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