娄文月¹ , 孙婷婷¹ , 岑光莉¹ , 王文举¹ , 尤垂淮² , 苏炜华¹ , 汪洲涛¹ , 李大妹¹ , 阙友雄^1,3* , 苏亚春^1,3*

1 福建农林大学, 农业部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室, 福州, 350002; 2 福建农林大学生命科学学院, 福州, 350002; 3 福建农林大学,教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室, 福州, 350002
作者    通讯作者
《分子植物育种》印刷版, 2021 年, 第 19 卷, 第 8 篇   
收稿日期: 2020年01月15日    接受日期: 2020年01月20日    发表日期: 2021年05月10日

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Jasmonate ZIM domain (JAZ)蛋白是茉莉酸信号转导途径的关键因子，参与植物抵御生物和非生物逆境胁迫信号的响应和调控。本研究基于课题组构建的多个甘蔗转录组数据库鉴定了 19 个具有完整编码区的甘蔗 ScJAZ 家族基因(ScJAZ15~ScJAZ33)，并分析了相应编码蛋白的理化性质、结构特征、进化分类及在低温、低氮和叶枯病菌(Stagonospora tainanensis)胁迫下的基因表达模式。生物信息学分析显示，ScJAZ15~ScJAZ33 基因编码蛋白均属于不稳定亲水性的胞内非分泌蛋白，其氨基酸数目(94~426)和相对分子量(10 451.94~45 125.6 Da)差异较大，氨基酸序列的一致性仅为 18.09%，且蛋白磷酸化和糖基化潜在位点的数目各异。ScJAZ15~ScJAZ33 聚类在 JAZ 家族的 Group A、Group B 和 Group C 三个不同的系统分支上，19 个ScJAZ 成员均含有 JAZ 蛋白家族的两个典型保守结构域 Jas 基序和 TIFY motif 以及 1 个弱保守的 motif 3基序，但其他结构功能未明确的 motif 在 ScJAZ15~ScJAZ33 蛋白中的数量和分布存在差异。对低温胁迫甘蔗后的转录组数据分析发现，ScJAZ17 基因在耐寒性强品种 FN39 中下调表达，但在耐寒性弱品种 ROC22中没有差异表达，推测 ScJAZ17 基因可能负向调节甘蔗对低温胁迫的应答反应。在低氮处理下，ScJAZ18、ScJAZ19、ScJAZ20 和 ScJAZ21 基因均无差异表达。受叶枯病菌侵染后，在胁迫早期，抗叶枯病品种 ROC22 中的 ScJAZ22 基因下调表达，而 ScJAZ24 和 ScJAZ30 基因上调表达，在胁迫中后期，ScJAZ22、ScJAZ24 和ScJAZ31 基因均上调表达；感叶枯病品种 FN12-047 中的 ScJAZ31 基因在病原菌侵染的早期和中后期均上调表达，ScJAZ28 基因则在病原菌侵染中后期上调表达，表明 ScJAZ22、ScJAZ24、ScJAZ28、ScJAZ30 和 ScJAZ31在甘蔗应答叶枯病菌侵染过程中可能发挥积极调控作用。本研究结果为深入研究甘蔗 ScJAZ 家族基因的结构和功能提供参考。

甘蔗(Saccharum spp.)；JAZ；基因家族；生物信息学分析；表达模式