蘋果OFP基因家族的全基因組鑒定與非生物逆境表達(dá)分析

許瑞瑞，李睿，王小非，郝玉金

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蘋果OFP基因家族的全基因組鑒定與非生物逆境表達(dá)分析

許瑞瑞1,2，李睿2，王小非2，郝玉金2

（1濰坊學(xué)院生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院/山東省高校生物化學(xué)與分子生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濰坊 261061；2山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院/ 國家蘋果工程技術(shù)研究中心，山東泰安 271018）

【目的】從蘋果全基因組中鑒定OFP（OVATE family protein）家族蛋白成員，對(duì)其進(jìn)行基因結(jié)構(gòu)特征、組織表達(dá)及非生物逆境等系統(tǒng)分析，為研究蘋果的潛在功能提供理論基礎(chǔ)。【方法】利用生物信息學(xué)手段，在蘋果基因組數(shù)據(jù)庫中篩選鑒定OFP基因家族成員；利用MEGA5.0軟件進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化樹分析；通過MapDraw和GSDS等生物信息學(xué)工具分析基因結(jié)構(gòu)及染色體定位；根據(jù)已有的蘋果芯片數(shù)據(jù)庫結(jié)果進(jìn)行OFP基因表達(dá)譜分析；利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)檢測(cè)13個(gè)的組織表達(dá)和誘導(dǎo)表達(dá)情況?！窘Y(jié)果】蘋果OFP基因家族包含28個(gè)成員，根據(jù)系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系將其分為4組，分別包含13、6、4和5個(gè)成員；蘋果中13條染色體上均有OFP基因分布，其中第12條染色體最多，有6個(gè)成員，該基因家族的分布具有廣泛性；芯片表達(dá)譜分析結(jié)果表明該類基因家族在花、果實(shí)和葉中的表達(dá)量較高，qRT-PCR驗(yàn)證結(jié)果較一致；經(jīng)NaCl和PEG處理后，蘋果根部與地上部呈現(xiàn)出不同程度的響應(yīng)差異，NaCl處理明顯誘導(dǎo)兩組織中和的表達(dá)，、和的表達(dá)在根部與地上部組織則相反；溫度脅迫明顯影響的表達(dá)量，其中和經(jīng)高溫和低溫脅迫處理后均明顯上調(diào)?！窘Y(jié)論】蘋果OFP基因家族共有28個(gè)成員，分布于13條染色體上，該家族成員呈現(xiàn)出不同的組織表達(dá)模式和脅迫響應(yīng)模式。

蘋果；OFP基因家族；系統(tǒng)進(jìn)化；脅迫；基因表達(dá)

0 引言

【研究意義】OFP（OVATE family protein）蛋白家族是一類植物特異轉(zhuǎn)錄因子家族，其C端包含保守的OVATE結(jié)構(gòu)域，又稱DUF623域，因其在調(diào)節(jié)植物生長和發(fā)育過程起到重要作用而被熟知，屬植物生長抑制蛋白[1-4]。研究表明，OFP蛋白在擬南芥、水稻和番茄中已有較多研究，越來越多的被克隆鑒定。研究蘋果基因組中OFP家族基因成員的分布、系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系、基因結(jié)構(gòu)、組織表達(dá)模式及誘導(dǎo)表達(dá)差異，為進(jìn)一步探索其在植物逆境生長發(fā)育過程中的功能提供理論依據(jù)?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】被首次鑒定是作為一個(gè)數(shù)量性狀位點(diǎn)，主要控制番茄果實(shí)的形狀，作為植物生長抑制調(diào)節(jié)蛋白還負(fù)調(diào)控番茄葉片和花的生長發(fā)育[1]。擬南芥、水稻和番茄基因組中分別含有18、31和31個(gè)OFP轉(zhuǎn)錄因子家族成員，它們控制著植物生長發(fā)育的多個(gè)方面[3,5-6]。其中，多數(shù)在擬南芥瞬時(shí)原生質(zhì)體表達(dá)系統(tǒng)中起到轉(zhuǎn)錄抑制的作用[3]；水稻中的31個(gè)具有不同的組織表達(dá)模式，且多數(shù)在種子發(fā)育階段表達(dá)量較高，暗示該家族成員可能參與調(diào)控水稻生長發(fā)育的多個(gè)過程，尤其是種子發(fā)育過程[6-8]。TALE（Three amino acid loop extension）蛋白家族是由3個(gè)氨基酸組成的典型環(huán)狀結(jié)構(gòu)，此環(huán)狀結(jié)構(gòu)可與其他蛋白分子發(fā)生特異性作用。酵母雙雜交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，擬南芥9個(gè)AtOFP蛋白可與TALE同源結(jié)構(gòu)域蛋白相互作用[9]，其中，AtOFP1和AtOFP5可共同調(diào)控TALE同源結(jié)構(gòu)域蛋白BLH1（BEL1-Like Homeodomain）的亞細(xì)胞定位模式，當(dāng)和在本生煙葉片中共表達(dá)時(shí)，BLH1由細(xì)胞核被重新定位到細(xì)胞質(zhì)內(nèi)[9]。赤霉素的積累能夠在一定程度上恢復(fù)地上部組織長度變短的性狀，的過表達(dá)會(huì)抑制赤霉素合成基因的表達(dá)，從而使該性狀不能正常恢復(fù)[2,9]。另外，還能與DNA雙鏈斷裂修復(fù)相關(guān)基因相互作用，共同參與調(diào)控DNA雙鏈斷裂修復(fù)過程[10]。作為BLH1- KNAT3的負(fù)調(diào)節(jié)子在胚囊發(fā)育前期起作用，二者協(xié)同調(diào)控胚囊發(fā)育[11]，而AtOFP4可通過與KNAT7蛋白間的相互作用，參與調(diào)節(jié)植物次生細(xì)胞壁形成過程[12]。和能夠共同調(diào)節(jié)次生細(xì)胞壁形成過程所需的BLH6-KNAT7多蛋白復(fù)合體結(jié)構(gòu)[13]。與番茄相反，缺失擬南芥發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)敲除、、、、和，突變體并未出現(xiàn)生長缺陷，暗示以上基因具有功能冗余的特性[3]。上述研究表明，OFP蛋白可能通過直接或間接影響目的基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)過程，來調(diào)節(jié)植物的生長和發(fā)育?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】蘋果是最重要的全球性經(jīng)濟(jì)作物之一，但蘋果基因家族未見相關(guān)報(bào)道，而蘋果基因組的測(cè)序完成為分析蘋果基因組序列中基因家族成員的相關(guān)信息提供了基礎(chǔ)[14]?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究通過生物信息學(xué)方法分析鑒定蘋果全基因組序列中的所有家族成員，從基因組水平上分析在蘋果中的基因數(shù)目、基因結(jié)構(gòu)、染色體定位、系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系和芯片表達(dá)譜模式；利用qRT-PCR技術(shù)進(jìn)行組織表達(dá)模式及誘導(dǎo)表達(dá)分析，為進(jìn)一步研究蘋果的生物學(xué)功能提供參考。

1 材料與方法

1.1 蘋果OFP基因家族成員鑒定

蘋果全基因組數(shù)據(jù)下載于植物基因組數(shù)據(jù)庫（plantGDB: http://www.plantgdb.org/），擬南芥基因序列和蛋白序列下載自TAIR（The Arabidopsis Information Resource，http://arabidopsis.org/）[15-17]。

首先利用蘋果全基因組序列，構(gòu)建本地BLAST數(shù)據(jù)庫，以擬南芥OFP轉(zhuǎn)錄因子家族基因序列執(zhí)行本地BLAST（1e-003）搜索；同時(shí)使用Pfam數(shù)據(jù)庫工具建立蘋果全基因組蛋白結(jié)構(gòu)域模型，利用perl程序篩選含有OFP典型結(jié)構(gòu)域（OVATE結(jié)構(gòu)域，DUF623域）的蛋白序列[18-19]。合并上述兩部分結(jié)果，刪除重復(fù)基因，所得結(jié)果利用PFAM及NCBI-CDD工具進(jìn)行蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)[18-22]，刪除不含OVATE結(jié)構(gòu)域的蛋白，同時(shí)手工剔出無完整讀碼框的序列。利用ExPASy網(wǎng)站（http://expasy.org/）對(duì)所有蘋果OFP蛋白氨基酸序列進(jìn)行等電點(diǎn)、分子量預(yù)測(cè)等[22]。

1.2 蘋果OFP基因家族系統(tǒng)進(jìn)化樹的構(gòu)建

通過MUSCLE程序?qū)M南芥和蘋果OFP蛋白進(jìn)行多序列比對(duì)，選取OVATE結(jié)構(gòu)域序列，再使用MEGA5.0（http://megasoftware.net）程序采用鄰接法（Neighbor-Joining，NJ）生成的系統(tǒng)進(jìn)化樹，校驗(yàn)參數(shù)Bootstrap重復(fù)1 000次[23-24]。

1.3 蘋果OFP基因結(jié)構(gòu)及染色體定位分析

利用perl程序解析蘋果基因組信息文件（assembly gff3 file），選取的染色體位置信息及基因結(jié)構(gòu)信息，利用MapDraw工具進(jìn)行染色體定位作圖，同時(shí)通過GSDS（http://gsds.cbi.pku.edu.cn/）工具進(jìn)行基因外顯子-內(nèi)含子結(jié)構(gòu)作圖[25-27]。

1.4 蘋果OFP基因芯片表達(dá)譜分析

從EBI芯片數(shù)據(jù)庫中下載蘋果組織表達(dá)芯片數(shù)據(jù)，以蘋果s對(duì)蘋果探針序列進(jìn)行BLAST比對(duì)，選取完全匹配探針代表該，搜索匹配探針代表的表達(dá)量，采用Cluster3.0進(jìn)行芯片聚類，Java Treeview查看芯片聚類結(jié)果并作圖，進(jìn)行基因組織表達(dá)分析。

1.5 ‘嘎拉’蘋果總RNA的提取和qRT-PCR分析

從2016年5月起，取栽種在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗(yàn)站的5年生‘嘎拉’組培生根蘋果樹，取當(dāng)年新生根、幼莖、新生葉、花（初花期）和花后30 d的幼果為材料，取樣后液氮冷凍，并置于-80℃超低溫冰箱保存，用于RNA提取。將‘嘎拉’蘋果組培苗進(jìn)行生根處理，生長2周后將生根的組培苗分別用含有150 mmol?L-1NaCl和10% PEG6000的B5營養(yǎng)液進(jìn)行水培處理，6 h后分別取根部和地上部樣品；高溫39℃和低溫4℃處理‘嘎拉’蘋果組培苗，6 h后取材，用液氮冷凍保存，用于qRT-PCR分析。

蘋果總RNA提取采用RNA plant plus Reagent試劑盒提取，通過瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)RNA完整性，使用Thermo Nano Drop 2000檢測(cè)RNA純度和濃度。用DNase I（TaKaRa）除去基因組DNA后，取1 μg RNA用于反轉(zhuǎn)錄合成cDNA第一鏈，反轉(zhuǎn)錄過程按照PrimeScript?RT reagent Kit With gDNA Eraser（TaKaRa）的操作說明進(jìn)行，獲得的蘋果各種cDNA樣品在-20℃冰箱保存，備用。

qRT-PCR反應(yīng)體系為：2×SYBR PCR mix 10 μL，上、下游引物（10 mmol?L-1）各1 μL，cDNA模板1 μL，ddH2O 7 μL，總體系為20 μL。qRT-PCR反應(yīng)條件為：94℃ 1 min；94℃ 10 s，60℃ 10 s，72℃ 10 s，40個(gè)循環(huán)。每次循環(huán)第3步進(jìn)行熒光采集。所有PCR反應(yīng)都設(shè)3次重復(fù)。采用2-ΔΔCT法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析，用Excel作圖。qRT-PCR試驗(yàn)所需的引物通過Beacon Designer 8軟件設(shè)計(jì)，采用DNAMAN和Primer BLAST軟件驗(yàn)證引物特異性。作為內(nèi)參，試驗(yàn)所用的引物見表1。所有引物由上海生工生物工程股份有限公司合成。

表1 qRT-PCR試驗(yàn)的引物序列

2 結(jié)果

2.1 蘋果OFP基因家族成員鑒定

利用生物信息學(xué)方法，從蘋果全基因組中鑒定得到28個(gè)OFP轉(zhuǎn)錄因子家族成員，根據(jù)其染色體定位信息，對(duì)所有轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行了系統(tǒng)編號(hào)，其中僅無匹配的染色體定位信息（表2）。通過PFAM及NCBI-CDD工具進(jìn)行蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析，28個(gè)蘋果OFP蛋白均含有OVATE結(jié)構(gòu)域。為能利用模式植物擬南芥已有的研究成果進(jìn)行蘋果OFP蛋白的功能探索，隨后通過序列比對(duì)尋找了28個(gè)蘋果在擬南芥中的最高同源基因；蛋白質(zhì)生化屬性分析發(fā)現(xiàn)，MdOFP蛋白長度在168 aa（MdOFP08和MdOFP13）—438 aa（MdOFP19）范圍內(nèi)，平均蛋白長度298 aa，等電點(diǎn)在5.28（MdOFP24）—9.51（MdOFP04）（表2）。

表2 蘋果OFP基因家族信息

2.2 蘋果OFP基因家族系統(tǒng)進(jìn)化及基因結(jié)構(gòu)

為分析蘋果OFP蛋白間的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系，采用MEGA5.0軟件對(duì)28個(gè)的全長氨基酸序列進(jìn)行多序列比對(duì)，構(gòu)建了系統(tǒng)進(jìn)化樹。如圖1所示，根據(jù)親緣關(guān)系遠(yuǎn)近可將分為4組（A、B、C和D組），分別含有13、6、4和5個(gè)；在系統(tǒng)進(jìn)化樹上發(fā)現(xiàn)了10對(duì)的步長值（bootstrap values）高達(dá)99%，用紅色陰影標(biāo)記出來，也進(jìn)一步說明該進(jìn)化關(guān)系十分可靠（圖1左）。

通過對(duì)蘋果OFP家族成員的基因結(jié)構(gòu)分析顯示，該家族基因結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，外顯子的數(shù)量從1（17個(gè)，約占60.7%）到3（和），內(nèi)含子子數(shù)目不高于2個(gè)，其中A組有10個(gè)成員不含有內(nèi)含子（圖1右）。結(jié)果表明，蘋果OFP蛋白家族成員聚類關(guān)系較近的基因結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單保守，且具有相似的外顯子結(jié)構(gòu)和長度。

圖1 蘋果OFP基因家族進(jìn)化樹及基因結(jié)構(gòu)

2.3 蘋果OFP基因家族染色體定位

根據(jù)蘋果OFP基因位置信息得到28個(gè)OFP基因在蘋果染色體上的定位圖，它們分布在蘋果17條染色體中的13條上，其中第12條染色體基因最多，含有6個(gè)成員，其次是第3和第11條染色體各有3個(gè)分布，而第7、8、14、15和17條染色體均僅有1個(gè)，第1、6、9和16條染色體上沒有的分布；其中3對(duì)基因（/、/及/）在染色體上緊密連鎖在一起，/和/的步長值達(dá)到99，而與分別屬于C組和B組。另外還存在6對(duì)串聯(lián)重復(fù)基因，分別是/、/、//、/和/（圖2）。

圖2 蘋果OFP基因家族成員在染色體上的位置

基因比對(duì)是一種相對(duì)快速且有效的方法，能夠幫助更好的理解基因組結(jié)構(gòu)、功能和進(jìn)化關(guān)系[28-30]。通過與已研究較清楚的模式植物擬南芥直接同源的基因進(jìn)行比對(duì)就能推測(cè)出在蘋果中可能行使的功能。本研究對(duì)蘋果和擬南芥OFP基因家族成員組間重復(fù)區(qū)的同線性分析，結(jié)果揭示蘋果和擬南芥中最少10對(duì)/位于同線性基因組區(qū)域，分別是/、/、/、/、/、/、/、/、/、/（圖3）。

2.4 蘋果MdOFP在不同組織中的芯片表達(dá)譜

基因的組織表達(dá)模式能夠?yàn)檠芯炕蚬δ芴峁┲匾男畔?，為揭示蘋果OFP轉(zhuǎn)錄因子家族基因在蘋果組織中的表達(dá)情況，進(jìn)而推測(cè)其可能在生長發(fā)育過程中所起的作用。根據(jù)EMBL-EBI（E-GEOD-42873和E-GEOD-51728）的基因芯片數(shù)據(jù)，能夠在蘋果不同組織（包括根、莖、葉、花、果實(shí)、種子及幼苗）中分析出蘋果的轉(zhuǎn)錄水平的表達(dá)量變化。在聚類圖中用紅色代表相對(duì)較高的表達(dá)水平，綠色表示基因表達(dá)相對(duì)較弱。結(jié)果表明，蘋果呈現(xiàn)出不同的組織表達(dá)模式，絕大多數(shù)蘋果在花、果實(shí)和葉子中表達(dá)量較高，而在根、莖、種子和幼苗期間表達(dá)量相對(duì)較低，說明這些基因可能在蘋果的營養(yǎng)生長時(shí)期和生殖生長時(shí)期發(fā)揮不同作用（圖4）。

圖3 蘋果和擬南芥OFP基因的同線性分析

2.5 蘋果MdOFP在不同組織和非生物脅迫下的表達(dá)

為分析蘋果在不同組織器官中的表達(dá)情況，隨機(jī)挑選了13個(gè)蘋果，其中A、B、C和D組分別選擇了8、3、1和1個(gè)基因。采用qRT-PCR技術(shù)對(duì)其在蘋果不同組織和非生物脅迫下的表達(dá)模式進(jìn)行了檢測(cè)。如圖5所示，13個(gè)基因在所有檢測(cè)組織中均有不同程度的表達(dá)，除在根和莖中表達(dá)量最高，、、、、、、、和在根中的表達(dá)量也較高外，其他基因均在花和果實(shí)中表達(dá)量最高，這與芯片表達(dá)譜分析的結(jié)果一致（圖5）。

圖4 蘋果MdOFP在不同組織中的表達(dá)譜分析

鹽處理6h后，根部檢測(cè)到上調(diào)2.0倍的較多，包括、、、、和，其中表達(dá)量最高達(dá)到對(duì)照的5倍，而僅有受到PEG的誘導(dǎo)，另外，和的表達(dá)量經(jīng)PEG處理后明顯下降（圖6-A）。不同的是，地上部組織無論是NaCl處理還是PEG處理，除、和分別受NaCl、PEG和NaCl誘導(dǎo)外，其他基因的表達(dá)量變化均有明顯的下調(diào)趨勢(shì)，其中、、和在兩種脅迫條件下都是明顯下調(diào)，和在鹽處理后表達(dá)量明顯下降，而和在PEG處理后呈現(xiàn)下調(diào)（圖6-B）。和在根部和地上部的表達(dá)變化均是NaCl處理明顯上調(diào)，、和的表達(dá)情況則相反；PEG處理后，在根部和地上部表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。

溫度脅迫后表達(dá)量分析表明，39℃高溫處理可以誘導(dǎo)、、、和的表達(dá)，其中表達(dá)量最高達(dá)到對(duì)照的4.53倍，和的表達(dá)量稍有下降。而經(jīng)4℃低溫處理后，檢測(cè)到、、和表達(dá)量增加至對(duì)照的2.59—3.39倍，、和的表達(dá)下調(diào)明顯，其中和在兩種溫度脅迫條件下都明顯上調(diào)（圖7）。

圖5 MdOFP在蘋果不同組織中的表達(dá)分析

圖6 NaCl和PEG處理后蘋果MdOFP的表達(dá)分析

圖7 高溫和低溫處理后蘋果MdOFP的表達(dá)分析

3 討論

轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)多種植物的生長和發(fā)育過程，包括分生組織功能和維持、側(cè)生器官特異性以及葉子發(fā)育和延伸，并在非生物脅迫復(fù)雜的信號(hào)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮重要作用，因此，明確各轉(zhuǎn)錄因子基因在不同物種中的分布，確定各基因成員的組織表達(dá)和脅迫處理?xiàng)l件下的表達(dá)規(guī)律，將有助于探索基因的具體功能與脅迫響應(yīng)調(diào)控的分子機(jī)理[31-33]。植物大部分生長和發(fā)育過程被認(rèn)為是由于轉(zhuǎn)錄因子對(duì)細(xì)胞/組織/器官特異性的特殊基因的上調(diào)節(jié)或下調(diào)節(jié)作用調(diào)控。OFP基因家族是一種新型的植物特異性轉(zhuǎn)錄因子，在植物生長和發(fā)育過程中具有重要作用[2,10-13]。目前為止，蘋果OFP轉(zhuǎn)錄因子家族基因的相關(guān)研究甚少，而模式植物中該基因家族的研究則很普遍，說明研究植物基因組中OFP家族基因十分必要[3-6]。

本研究通過對(duì)蘋果全基因組中含有OVATE保守結(jié)構(gòu)域的基因進(jìn)行篩選，首次鑒定得到28個(gè)成員；依據(jù)MdOFP的蛋白質(zhì)序列構(gòu)建了系統(tǒng)進(jìn)化樹，可將分為4組。根據(jù)的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系和序列相似性，鑒定出了一系列的串聯(lián)重復(fù)序列。在蘋果OFP轉(zhuǎn)錄因子家族成員間3對(duì)基因在染色體上緊密連鎖、6對(duì)串聯(lián)重復(fù)基因和10對(duì)/與擬南芥位于同線性基因組區(qū)域，表明基因家族可能通過串聯(lián)重復(fù)和片段重復(fù)來擴(kuò)展，并且與擬南芥OFP轉(zhuǎn)錄因子家族成員間有較高的同源性。另外，的內(nèi)含子-外顯子結(jié)構(gòu)高度保守，但是通過SignalP、SMART和Pfam數(shù)據(jù)庫對(duì)MdOFPs蛋白質(zhì)的基序進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，除了C末端高度保守的OVATE結(jié)構(gòu)域，C末端還存在其他的保守基序和不同的基序，進(jìn)一步說明雖多數(shù)MdOFP具有相似的蛋白保守結(jié)構(gòu)域和功能冗余特性，但仍存在基序的多樣性，它們可能作為潛在的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)間的相互作用結(jié)構(gòu)域輔助OFP蛋白起轉(zhuǎn)錄因子的作用。

蘋果在不同組織中均有不同程度的表達(dá)，暗示著在不同發(fā)育過程和不同組織中可能發(fā)揮不同作用，與特定的基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)，具體功能還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。擬南芥中的已經(jīng)有較多的生長發(fā)育過程中的功能驗(yàn)證，根據(jù)進(jìn)化關(guān)系，推測(cè)與擬南芥同緣關(guān)系較近的MdOFP會(huì)具有類似功能，但是前人研究結(jié)果多集中在AtOFP如何影響植物生長發(fā)育過程，對(duì)于參與脅迫響應(yīng)的調(diào)控過程還報(bào)道較少。本研究表明蘋果受NaCl、PEG、高溫和低溫4種脅迫處理后，基因表達(dá)量有不同程度的變化差異，并且NaCl和PEG處理后根和地上部組織中的變化呈現(xiàn)脅迫響應(yīng)的多樣性，暗示蘋果可能參與非生物脅迫過程中的脅迫響應(yīng)途徑，具體的脅迫響應(yīng)調(diào)節(jié)功能有待后續(xù)進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化等功能驗(yàn)證。蘋果OFP轉(zhuǎn)錄因子家族如何調(diào)控蘋果的生長發(fā)育過程，如何參與對(duì)逆境脅迫的響應(yīng)等或?qū)⒊蔀榻窈蠡蚬δ苎芯康闹攸c(diǎn)與熱點(diǎn)問題。

4 結(jié)論

本研究利用生物信息學(xué)方法對(duì)蘋果OFP基因家族進(jìn)行全基因組鑒定，共篩選獲得28個(gè)家族基因，可分為4組；染色體定位發(fā)現(xiàn)，第1、6、9和16號(hào)染色體沒有分布，其他的13條染色體上均有，分布密度不同；不同組織表達(dá)模式具有一定的時(shí)空特異性；另外，不同程度地響應(yīng)鹽、干旱和溫度脅迫，推測(cè)可能參與調(diào)控蘋果的鹽、干旱與溫度逆境響應(yīng)過程。

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（責(zé)任編輯 趙伶俐）

Identification and Expression Analysis under Abiotic Stresses of OFP Gene Family in Apple

XU RuiRui1,2, LI Rui2, WANG XiaoFei2, HAO YuJin2

(1College of Biological and Agricultural Engineering, Weifang University/Key Laboratory of Biochemistry and Molecular Biology in Universities of Shandong, Weifang 261061, Shandong;2College of Horticulture Science and Technology, Shandong Agricultural University/National Research Center for Apple Engineering and Technology, Tai’an 271018, Shandong)

【Objective】Identification of the OFP (OVATE family protein) genes from apple genome and analysis of gene characteristic, tissue expression pattern and response to abiotic stresses of OFP family genes in apple will be useful to the functional analysis of plant OFP genes. 【Method】 Based on apple genome database, the OFP gene family members were identified and the genes were analyzed using bioinformatics methods. A phylogenetic tree was created using the MEGA5.0 program. Gene structure and chromosomes location were carried out by MapDraw and GSDS separately. Expression pattern analysis of OFP genes in different tissues was done based on the existing microarray database and qRT-PCR. The expression of 13genes was also analyzed under various stress conditions using qRT-PCR. 【Result】A total of 28 OFP genes was systematically identified from apple genome and classified into 4 groups including 13, 6, 4 and 5 members according to the gene structure and conserved domain phylogeny relationship. All OFP genes are distributed on 13 apple chromosomes with the largest number sixon Chr12, suggesting that they have an extensive distribution on the apple chromosomes. Most of the OFP genes have distinctive expression patterns in tissues and response to NaCl and PEG treatment stresses in root and shoot, respectively.andwere up-regulated obviously in root and shoot, while,andhave opposite expression pattern in root and shoot under NaCl stress. Temperature stresses significantly regulate the expression ofand the expression ofandwere significantly increased after high temperature and low temperature stresses. 【Conclusion】 Twenty-eight OFP genes in apple were identified by genome-wide screening. They are classified into four groups and distributed on 13 chromosomes with different tissue patterns and different stress response patterns. These results will be helpful to the functional analysis of OFP genes in apple.

apple; OFP gene family; phylogeny analysis; stress; gene expression

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.10.014

2017-09-20；

2017-12-07

國家自然科學(xué)基金青年基金（31400225）、濰坊市科學(xué)技術(shù)發(fā)展計(jì)劃（2016GX010）

許瑞瑞，Tel：0536-8785288；E-mail：xuruirui2006@163.com。通信作者許瑞瑞。通信作者郝玉金，Tel：0538-8246692；E-mail：haoyujin@sdau.edu.cn