刘坤 , 齐静 , 刘梦兰 , 王德伟 , 刘妙杨^*

周口师范学院, 河南省作物分子育种与生物反应器重点实验室, 周口, 466001
作者    通讯作者
《分子植物育种》印刷版, 2020 年, 第 18卷, 第 8 篇   
收稿日期: 2019年09月26日    接受日期: 2019年09月30日    发表日期: 2020年12月10日

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GRF（Growth Regulating Factor）是植物特有的转录因子家族，参与植物生长和发育过程的调控，与作物农艺性状密切相关。基因组水平上的芝麻GRF基因家族研究未曾有报道。本研究利用生物信息学方法在芝麻基因组中共鉴定出11条GRF (Growth regulating factor)是植物特有的转录因子家族，前期研究表明它们参与植物生长发育及抗逆胁迫过程的调控，与作物农艺性状密切相关。但有关基因组水平上的芝麻 GRF 基因家族研究未曾有报道。本研究利用生物信息学方法，在芝麻基因组中共鉴定出 11 条 GRF 基因家族成员，并更正了其中对SIN_1007585 和 SIN_1005885 两条基因注释的错误。预测了其蛋白的分子量、等电点、亲水性总平均值等基本特征信息。发现每一条 GRF 家族基因只含有 2 或 3 个内含子，其转录产物 mRNA 都含有 MicroRNA396a反向互补序列，表明小 RNA 是控制 GRF 功能的重要上游成分。进一步分析发现 11 条基因不均匀地分布于9 条染色体上，无串联重复，基因组内有 3 对 6 个基因具有共线关系，共线基因数超过家族基因组数的 50%，表现出全基因组复制的特征。还发现预期蛋白结构比较保守，与拟南芥 GRF 家族蛋白相似，其 N 端都含有1个 QLQ 和 1 个 WRC 结构域，C 端具有多个保守基序，表明它们具有同样的功能和调控机制。再者，系统发育树分析显示 GRF 基因家族可以分为 G1、G2、G3、G4 和 G5 等 5 组，且芝麻和拟南芥的亲缘关系比水稻更近。种子发育期间所有基因表达，多数基因表达水平较高，成熟组织表达水平低或不表达，说明该家族基因在植物生长发育中扮演重要角色。在干旱和水涝等逆境胁迫下，部分基因转录本含量有明显变化，说明该家族基因在应对逆境胁迫中具有一定功能。本研究表明 GRF 基因是芝麻分子育种优良的基因资源，并为进一步理论研究和育种实践提供了依据。
 

芝麻(Sesamum indicum)； GRF 基因家族；全基因组分析；分子育种