甘薯PHB基因家族的全基因組鑒定和表達(dá)分析

梅玉琴 劉 意 王 崇 雷 劍 朱國(guó)鵬 楊新筍,*

研究簡(jiǎn)報(bào)

甘薯PHB基因家族的全基因組鑒定和表達(dá)分析

梅玉琴1,2,**劉 意1,**王 崇2,3雷 劍2朱國(guó)鵬1,*楊新筍2,*

1海南大學(xué)園藝學(xué)院 / 海南省熱帶園藝作物品質(zhì)調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 海南?？?570228;2湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所, 湖北武漢 430064;3長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 湖北荊州 434025

蛋白質(zhì)抑制素(prohibitin, PHB)是在原核生物到真核生物中發(fā)現(xiàn)的含有SPFH結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)。植物PHB基因家族參與多種不同生物過程的重要功能, 包括生長(zhǎng)發(fā)育以及對(duì)生物和非生物脅迫的響應(yīng)。目前PHB蛋白在擬南芥、水稻、玉米、大豆、番茄和陸地棉等多種植物中被鑒定。但對(duì)甘薯中PHB家族的系統(tǒng)分析仍未確定。本研究鑒定出甘薯11個(gè)PHB基因, 且對(duì)這些保守的蛋白質(zhì)基序和基因結(jié)構(gòu)的分析顯示它們?cè)谙到y(tǒng)發(fā)育亞群中具有高度的保守性。此外, 啟動(dòng)子區(qū)域預(yù)測(cè)出與多種激素調(diào)節(jié)及脅迫相關(guān)的順式作用元件, 同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)基因在植物不同部位及受到不同的非生物脅迫時(shí)的表達(dá)模式存在差異。本研究系統(tǒng)分析了甘薯中基因的一般特性, 為甘薯及其他植物中PHB基因的功能特性研究提供了理論基礎(chǔ)。

甘薯; PHB基因家族; 系統(tǒng)進(jìn)化; 生物信息學(xué); 表達(dá)分析

抑制素(prohibitin, PHB)是一類從原核生物到真核生物物種中普遍存在的高度保守蛋白, 也被稱為 band_7結(jié)構(gòu)域或SPFH (stomatin/prohibitin/flotillin/HflK/C)結(jié)構(gòu)域蛋白[1-2]。PHB家族是植物特有的一類轉(zhuǎn)錄因子家族, 廣泛存在于綠色植物中, 調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及響應(yīng)非生物脅迫等多種生理過程[3]。PHB基因是1995年在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn), 由于其具有抗細(xì)胞增殖的作用, 是一種潛在的腫瘤抑制基因, 因此被命名為抑制素基因[4]。后在人類中, PHB基因被發(fā)現(xiàn)與乳腺癌表型相關(guān)[5-6], 其中PHB定位于一些乳腺癌細(xì)胞系的細(xì)胞核中, 作為一個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子, 與E2F、P53和視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤(Rb)相互作用, 以調(diào)節(jié)下游基因的表達(dá)[7]。因此, PHB基因可以作為一種腫瘤抑制因子, 調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程和細(xì)胞凋亡。現(xiàn)已有研究發(fā)現(xiàn), PHB基因在植物發(fā)育和衰老中也起著重要作用。和是擬南芥中研究最廣泛的PHB基因, 它們主要在根和莖的增殖組織中表達(dá)[8]。擬南芥突變體表現(xiàn)出嚴(yán)重的生長(zhǎng)表型遲緩, 莖部、根部增殖減少, 根尖和根尖細(xì)胞分裂下降。過表達(dá)擬南芥PHB基因(/)表現(xiàn)出不規(guī)則的葉形和廣泛的分枝表型。值得注意的是,/雙敲除突變體不能存活, 這表明PHBs在植物發(fā)育中發(fā)揮了重要作用。在煙草中也得到了類似的結(jié)果,和在衰老過程中表達(dá)下調(diào)?；虺聊瑢?dǎo)致植株嚴(yán)重的生長(zhǎng)延遲、葉片變黃變和細(xì)胞死亡[9]。一些研究表明, PHB蛋白不僅在植物發(fā)育和衰老中發(fā)揮關(guān)鍵作用, 而且在響應(yīng)鹽度、防御和植物激素中也發(fā)揮關(guān)鍵作用。例如, 擬南芥()突變體在乙烯暴露后表現(xiàn)出黃化的幼苗表型, 各種乙烯誘導(dǎo)基因(擬南芥乙基響應(yīng)元件結(jié)合蛋白(), 植物防御素())的表達(dá)受到抑制, 表明在擬南芥中具有雙重作用[10-11]。目前, PHB基因家族已在擬南芥(17)、水稻(19)[3]、大豆(24)[12]、番茄(16)[13]、陸地棉(28)[14]和玉米(16)[15]中得到了鑒定。

甘薯((L.) Lam.)屬旋花科番薯屬, 營(yíng)養(yǎng)豐富, 是世界第七大糧食作物, 也可用作飼料、工業(yè)原料和生物質(zhì)能源[16-17]。中國(guó)是世界上最大的甘薯種植及生產(chǎn)國(guó), 年種植面積穩(wěn)定在4×106hm2左右, 占全球總種植面積的57%, 產(chǎn)量高達(dá)22,500 kg hm–2 [18]。隨著全球甘薯產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展, 甘薯的產(chǎn)量和品質(zhì)也受到低溫、高溫、高鹽及干旱等非生物脅迫和各種病害的嚴(yán)重威脅, 造成較大的經(jīng)濟(jì)損失[19]。但甘薯中PHB基因家族的研究鮮有報(bào)道, 本試驗(yàn)通過生物信息學(xué)方法系統(tǒng)分析了甘薯PHB基因的理化特性、亞細(xì)胞定位、基因結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域、啟動(dòng)子順式元件、在不同組織中的表達(dá)和在非生物脅迫下的表達(dá)量, 為進(jìn)一步分析甘薯PHB基因提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 甘薯PHB基因家族鑒定

根據(jù)PHB保守Pfam序列(https://pfam.xfam.org/), 在甘薯((L.) Lam.)基因組數(shù)據(jù)庫(https:// ipomoea-genome.org/)中篩選甘薯PHB家族成員。在甘薯基因組數(shù)據(jù)庫(https://ipomoea-genome.org/)下載甘薯全基因組數(shù)據(jù)及基因結(jié)構(gòu)注釋文件, 用TBtools軟件進(jìn)行BLAST序列比對(duì)、去冗余, 將得到的蛋白序列用NCBI-CDD數(shù)據(jù)庫(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/ bwrpsb/bwrpsb.cgi/)進(jìn)行蛋白保守結(jié)構(gòu)域分析, 刪除不含共同結(jié)構(gòu)域或含不完整結(jié)構(gòu)域的蛋白序列。從甘薯基因組注釋文件中提取基因家族成員的染色體位置信息, 利用MapChart軟件繪制基因的染色體定位圖[20]。

1.2 甘薯PHB家族成員基因序列分析

使用ExPASy Proteomics Server (http://www.expasy. org/proteomics)分析氨基酸長(zhǎng)度、分子量、理論等電點(diǎn)、不穩(wěn)定系數(shù)、脂肪系數(shù)和平均疏水指數(shù)[21-22]; 利用Cell-PLoc 2.0 (http://www.csbio.sjtu.edu.cn/bioinf/plant-multi/)進(jìn)行亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)[23-24]; 使用MEME網(wǎng)站(http://meme-suite.org/)分析保守基序Motif[25]。

1.3 甘薯PHB基因家族系統(tǒng)發(fā)育及順式作用元件分析

從甘薯基因組網(wǎng)站獲得IbPHB基因家族成員啟動(dòng)子序列(轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游1.5 kb), 并利用 PlantCARE網(wǎng)站(http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/)預(yù)測(cè)IbPHB基因家族基因啟動(dòng)子順式作用元件[26]; 利用MEGA7軟件鄰近法對(duì)氨基酸序列構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹, Bootstrap值設(shè)定為500。

1.4 試驗(yàn)材料與處理

本研究所用的甘薯品種為‘鄂11’, 選取若干生長(zhǎng)健壯、長(zhǎng)勢(shì)一致的‘鄂11’植株, 用清水培養(yǎng)2周后, 分別進(jìn)行非生物脅迫處理, 鹽脅迫處理采用200 mmol L–1的NaCl溶液[27]替代清水繼續(xù)培養(yǎng); 干旱脅迫處理采用200 g L–1的PEG-6000[28]替代清水模擬干旱繼續(xù)培養(yǎng), 每組處理3次重復(fù), 每個(gè)重復(fù)3個(gè)植株。脅迫處理后, 采集0、1、3、6、12、24 h甘薯的葉片[29-30], 經(jīng)液氮速凍后于–80℃保存。

采集同一時(shí)期(發(fā)根緩苗期)甘薯的須根、莖和葉, 經(jīng)液氮速凍后于–80℃保存, 用作后續(xù)IbPHB基因家族成員的組織特異性表達(dá)分析。

1.5 總RNA提取與cDNA合成

使用Up試劑盒(北京全式金生物技術(shù)有限公司)提取植物總RNA, 使用NanoDrop-2000 (Thermo Fisher, 美國(guó))測(cè)定RNA濃度和質(zhì)量。使用反轉(zhuǎn)錄試劑盒(北京全式金生物技術(shù)有限公司)反轉(zhuǎn)錄成cDNA, –20℃保存?zhèn)溆肹31]。

1.6 實(shí)時(shí)熒光定量PCR

利用NCBI primer blast 網(wǎng)站和Primer 5軟件設(shè)計(jì)IbPHB基因家族的熒光定量特異性引物(表1), 采用作為qRT-PCR的內(nèi)參基因。參照TransStart Tip Green qPCR SuperMix試劑盒說明書(北京全式金生物技術(shù)有限公司), 在熒光定量PCR儀(Bio-Rad CFX96)上進(jìn)行擴(kuò)增, 每個(gè)反應(yīng)3次重復(fù)。熒光定量PCR 擴(kuò)增條件為94℃預(yù)變性30 s; 94℃變性5 s, 56℃退火30 s, 40個(gè)循環(huán); 溶解曲線設(shè)置為65℃ 5 s到95℃, 增量為0.5℃。檢測(cè)～基因在不同組織間的表達(dá)模式, 利用2–ΔΔCt法[32]計(jì)算出基因的相對(duì)表達(dá)量。

1.7 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel和DPS軟件分析數(shù)據(jù), 進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA), 多重比較采用Duncan’s法分析[33-34]。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘薯PHB基因家族成員鑒定及系統(tǒng)進(jìn)化分析

經(jīng)blast序列比對(duì)、去冗余和蛋白結(jié)構(gòu)域篩選后, 在甘薯中共挖掘出11個(gè)IbPHB家族成員。由表2可知, IbPHB基因家族編碼氨基酸276～474個(gè), 分子量在30,402.86～52,238.60 kD之間, 等電點(diǎn)為5.30～9.23, 在1號(hào)、5號(hào)、6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)、12號(hào)、13號(hào)、15號(hào)染色體均有基因分布。亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)顯示, 甘薯、、、、、、位于線粒體膜上,、位于細(xì)胞核上,在細(xì)胞質(zhì)、線粒體、細(xì)胞核上均有分布,在線粒體和細(xì)胞核上均有分布。

將甘薯11個(gè)IbPHB家族基因與擬南芥PHB基因家族的蛋白質(zhì)序列構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹, 如圖1所示, 進(jìn)化樹中聚類關(guān)系可以反映基因功能的相似程度, 基因功能相似則聚類關(guān)系近。根據(jù)進(jìn)化樹聚類關(guān)系以及基因在染色體上的位置(圖2), 將甘薯IbPHB家族的11個(gè)基因分別命名為～。

2.2 甘薯PHB家族結(jié)構(gòu)和保守基序分析

通過MEME在線工具對(duì)基因進(jìn)行保守基序Motif分析發(fā)現(xiàn), 11個(gè)IbPHB基因家族成員所包含的保守基序數(shù)量和分布存在差異, 范圍為0～5個(gè)(圖3-B)。和的保守基序數(shù)量為0, 可能是因?yàn)檫@2個(gè)成員的蛋白序列所含氨基酸數(shù)較少;和含有的motif最多, 且均含有motif 6、motif 7、motif 8、motif 9和motif 10;、和含有相似的motif, 均含有motif 3和motif 4;、、和含有相似的motif, 均含有motif 1、motif 2、motif 5和motif 8。利用NCBI-CDD數(shù)據(jù)庫對(duì)基因進(jìn)行蛋白保守結(jié)構(gòu)域分析(圖3-C)發(fā)現(xiàn), IbPHB基因家族成員有0～8個(gè)內(nèi)含子, 3～11個(gè)外顯子。

表1 試驗(yàn)所用引物

表2 甘薯PHB基因家族

(續(xù)表2)

圖1 甘薯和擬南芥的PHB基因家族蛋白系統(tǒng)發(fā)育樹

圖2 甘薯PHB基因家族在染色體上的分布

2.3 甘薯PHB基因家族啟動(dòng)子順式作用元件分析

利用PlantCARE網(wǎng)站對(duì)IbPHB基因家族基因啟動(dòng)子進(jìn)行順式作用元件預(yù)測(cè)分析(圖4)發(fā)現(xiàn), 11個(gè)IbPHB基因家族成員的啟動(dòng)子序列中, 除真核生物基因轉(zhuǎn)錄最基本的元件TATA-box、CAAT-box外, 還含有光響應(yīng)元件(AE-box、CAG-motif、G-box、GA-motif、GATA-motif、GT1-motif、Gap-box、I-box、TCT-motif等)、逆境響應(yīng)元件(干旱誘導(dǎo)元件MBS、厭氧誘導(dǎo)元件ARE、低溫響應(yīng)元件LTR、防御和應(yīng)激反應(yīng)元件TC-rich repeats等)、激素響應(yīng)元件(脫落酸響應(yīng)元件ABRE、生長(zhǎng)素響應(yīng)元件AuxRR-core和TGA-element、赤霉素響應(yīng)元件GARE- motif、水楊酸響應(yīng)元件TCA-element、茉莉酸甲酯響應(yīng)元件CGTCA-motif和TGACG-motif等)和生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)節(jié)元件(AACA_motif、GCN4_motif、AACA-motif、HD-Zip1、O2-site)。表明,基因與甘薯的生長(zhǎng)發(fā)育和生物及非生物脅迫等生物過程密切相關(guān), 它的轉(zhuǎn)錄表達(dá)調(diào)控與多種因素有關(guān), 這些順式作用元件能夠響應(yīng)外界環(huán)境的變化, 從而調(diào)控基因的表達(dá)。

圖3 甘薯PHB基因家族進(jìn)化樹與基因結(jié)構(gòu)

A: 甘薯PHB家族基因系統(tǒng)進(jìn)化樹; B:保守基序; C: 保守結(jié)構(gòu)域分布。

A: the phylogenetic tree of PHB family genes in sweet potato; B:conservative motif; C: the distribution of conservative domains.

圖4 甘薯PHB基因家族啟動(dòng)子預(yù)測(cè)

2.4 甘薯PHB家族基因的表達(dá)分析

2.4.1基因不同組織部位表達(dá)分析 由圖5可知,基因的表達(dá)具有組織特異性, 除、、、外, 其他基因在甘薯葉片中的表達(dá)量最高。和在莖中的表達(dá)量高于根, 其他基因則是在根中的表達(dá)量高于莖。、、、的表達(dá)量均為根>莖>葉,在莖和根中的表達(dá)量約為葉片中的1/15,在莖和根中的表達(dá)量約為葉片中的1/4,在莖和根中的表達(dá)量約為葉片中的1/8,在莖和根中的表達(dá)量約為葉片中的1/6,在莖和根中的表達(dá)量約為葉片中的1/12,在莖和根中的表達(dá)量約為葉片中的1/10,在莖和根中的表達(dá)量約為葉片中的1/7。

2.4.2基因在高鹽脅迫下的表達(dá)分析 qRT- PCR分析基因?qū)Ω啕}脅迫處理的響應(yīng)(圖6)發(fā)現(xiàn),在12 h達(dá)到高峰, 呈現(xiàn)先下降后上升再下降的趨勢(shì);和在3 h達(dá)到高峰;在3 h達(dá)到高峰, 呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì);和呈現(xiàn)先下降再上升再下降的趨勢(shì);在6 h達(dá)到高峰, 呈現(xiàn)先下降再上升再下降的趨勢(shì);在3 h達(dá)到高峰,呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì);在3 h達(dá)到高峰, 呈現(xiàn)先下降后上升再下降的趨勢(shì);在3 h達(dá)到高峰, 呈現(xiàn)先下降后上升再下降再上升的趨勢(shì);在1 h達(dá)到高峰, 呈現(xiàn)先上升后下降再上升的趨勢(shì)。

圖中標(biāo)以不同字母表示數(shù)據(jù)間在0.05概率水平差異顯著。

Different lowercase letters in the figure indicate significant differences between the data at the 0.05 probability level.

(圖6)

圖中標(biāo)以不同字母表示數(shù)據(jù)間在0.05概率水平差異顯著。

Different lowercase letters in the figure indicate significant differences between the data at the 0.05 probability level.

2.4.3基因在干旱脅迫下的表達(dá)分析 由圖7可知,、和在1 h表達(dá)量最高, 經(jīng)處理后均呈現(xiàn)先上升后下降再上升的趨勢(shì);和在0 h表達(dá)量最高, 在干旱處理后均出現(xiàn)下降的趨勢(shì);、、、和在6 h表達(dá)量最高,在干旱處理后出現(xiàn)先上升后下降再上升的趨勢(shì),和經(jīng)處理后呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),和經(jīng)處理后呈現(xiàn)先下降后上升再下降再上升的趨勢(shì);經(jīng)處理后呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)。

(圖7)

圖中標(biāo)以不同字母表示數(shù)據(jù)間在0.05概率水平差異顯著。

Different lowercase letters in the figure indicate significant differences between the data at the 0.05 probability level.

3 討論

PHB是一個(gè)高度保守的基因家族, 已在人類和各種植物物種的許多生物體中被發(fā)現(xiàn), 在生長(zhǎng)發(fā)育的各個(gè)方面發(fā)揮著重要作用[35-37]。在植物中, PHB基因家族已在擬南芥(17)、水稻(19)[3]、大豆(24)[12]、番茄(16)[13]、陸地棉(28)[14]和玉米(16)[15]中報(bào)道。然而, 在甘薯基因組中尚未發(fā)現(xiàn)PHB基因家族的全基因組鑒定。本研究在甘薯基因組中共鑒定出11個(gè)PHB基因, 并全面分析了它們的理化性質(zhì)、保守基序、基因結(jié)構(gòu)、順式作用元件以及有關(guān)組織特異性和在非生物脅迫下的表達(dá)量。

全基因組鑒定結(jié)果顯示, 甘薯PHB基因分布在甘薯90條染色體中的8條上。基因復(fù)制或片段或串聯(lián)在基因組的擴(kuò)展中起著重要的作用[33,38]。PHB基因家族在擬南芥、水稻和大豆中的擴(kuò)增是由片段重復(fù)引起的[38-40], 而串聯(lián)重復(fù)是導(dǎo)致擬南芥中PHB基因數(shù)量增加的另一個(gè)原因[13], 但在甘薯中缺失, 且基因間不存在共線性, 這說明在甘薯中PHB基因家族的基因復(fù)制是與擬南芥不同的。

PHB基因參與了植物生長(zhǎng)發(fā)育的各個(gè)方面。本研究對(duì)順調(diào)控序列進(jìn)行了預(yù)測(cè)。結(jié)果表明,基因的啟動(dòng)子區(qū)域包含各種生長(zhǎng)發(fā)育、非生物脅迫和植物激素響應(yīng)元件。11個(gè)IbPHB基因家族成員的啟動(dòng)子序列中, 除真核生物基因轉(zhuǎn)錄最基本的元件TATA-box、CAAT-box外, 還含有光響應(yīng)元件(AE-box、CAG-motif、G-box、GA-motif、GATA-motif、GT1-motif、Gap-box、I-box、TCT-motif等)、逆境響應(yīng)元件(干旱誘導(dǎo)元件MBS、厭氧誘導(dǎo)元件ARE、低溫響應(yīng)元件LTR、防御和應(yīng)激反應(yīng)元件TC-richrepeats等)、激素響應(yīng)元件(脫落酸響應(yīng)元件ABRE、生長(zhǎng)素響應(yīng)元件AuxRR-core和TGA-element、赤霉素響應(yīng)元件GARE-motif、水楊酸響應(yīng)元件TCA-element、茉莉酸甲酯響應(yīng)元件CGTCA-motif和TGACG-motif等)和生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)節(jié)元件 (AACA_motif、GCN4_motif、AACA-motif、HD-Zip1、O2-site)。這證實(shí)了PHB基因參與了植物生長(zhǎng)發(fā)育、激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和非生物脅迫反應(yīng)。已有研究也證明了該點(diǎn), 如擬南芥可引起根和莖部組織的增殖[11]。同樣, 煙草能夠促進(jìn)葉片衰老[39]。

本研究還對(duì)甘薯組織和非生物脅迫進(jìn)行表達(dá)分析, 結(jié)果表明, 本試驗(yàn)中的基因在各個(gè)組織中的表達(dá)量不同?；虻谋磉_(dá)具有組織特異性, 且均在甘薯葉片中的表達(dá)量最高。qRT-PCR分析基因?qū)Ω啕}和干旱脅迫處理的響應(yīng)發(fā)現(xiàn),基因在不同時(shí)間及不同脅迫處理下的表達(dá)量不同。這表明IbPHB基因家族成員參與了甘薯應(yīng)激反應(yīng)過程。且本研究中的基因存在逆境響應(yīng)元件(干旱誘導(dǎo)元件MBS、厭氧誘導(dǎo)元件ARE、低溫響應(yīng)元件LTR、防御和應(yīng)激反應(yīng)元件TC-rich repeats等), 以及多個(gè)MYB、MRE轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn), 這些轉(zhuǎn)錄因子會(huì)誘導(dǎo)的表達(dá), 從而提高甘薯對(duì)非生物脅迫的抗性。綜上可知, PHB基因家族參與了植物脅迫響應(yīng)調(diào)控, 這為全面系統(tǒng)地研究PHB 基因?qū)Ψ巧锩{迫的反應(yīng)機(jī)制提供了一定的理論支撐。

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Genome-wide identification and expression analysis of PHB gene family in sweet potato

MEI Yu-Qin1,2,**, LIU Yi1,**, WANG Chong2,3, LEI Jian2, ZHU Guo-Peng1,*, and YANG Xin-Sun2,*

1Horticulture College, Hainan University / Key Laboratory for Quality Regulation of Tropical Horticultural Plants of Hainan Province, Haikou 570228, Hainan, China;2Food Crops Institute, Hubei Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430064, Hubei, China;3College of Agriculture, Yangtze University, Jingzhou 434025, Hubei, China

The prohibitins (PHB) are SPFH domain-containing proteins found in the prokaryotes to eukaryotes. Plant PHB gene family is involved in many important functions in a variety of different biological processes, including growth and development and responses to biotic and abiotic stresses. At present, PHB proteins have been identified in, rice, maize, soybean, tomato, upland cotton, and other plants. However, the systematic analysis of PHB family in sweet potato is still uncertain. In this study, 11 PHB genes in sweet potato were identified, and the analysis of these conserved protein motifs and gene structures showed that they were highly conserved in phylogenetic subgroups. In addition, the cis-acting elements related to various hormone regulation and stress were predicted in the promoter region and the relative expression patterns ofgenes were different in different parts of plants and under different abiotic stresses. This study systematically analyzed the general characteristics ofgene in sweet potato, and provided a theoretical basis for the study of functional characteristics ofgene in sweet potato and other plants.

sweet potato; PHB gene family; phylogenetic evolution; bioinformatics; the relative expression level

10.3724/SP.J.1006.2023.24142

本研究由財(cái)政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)(CARS-10-C13-2021), 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“雙子葉雜糧抗性種質(zhì)創(chuàng)制”(2019YFD1001303-4), 湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心湖北省農(nóng)科院領(lǐng)軍人才培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目(L2018005)和湖北省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“中貝鄂薯系列新品種與新技術(shù)示范”(2020BHB024)資助。

This study was supported by the China Agriculture Research System of MOF and MARA (CARS-10-C13-2021), the National Key Research and Development Program of China “Creation of Resistant Germplasm for Dicotyledonous Grains” (2019YFD1001303-4), the Leading Talent Training Plan of Hubei Academy of Agricultural Sciences (L2018005), and the Hubei Province Key Research and Development Program Project “China and Benin Eshu Series New Varieties and New Technology Demonstration” (2020BHB024).

朱國(guó)鵬, E-mail: guopengzhu@163.com; 楊新筍, E-mail: yangxins013@163.com

**同等貢獻(xiàn)(Contributed equally to this work)

梅玉琴, E-mail: 20095131210148@hainanu.edu.cn; 劉意, E-mail: 15549421602@163.com

2022-06-16;

2022-10-11

2022-10-21.

URL: https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20221021.0821.002.html

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