文献类型： 中文期刊

作者： 党媛玥 ¹ ; 马建江 ² ; 杨书贤 ² ; 宋吉坤 ¹ ; 贾冰 ¹ ; 冯盼 ² ; 陈全家 ¹ ; 于霁雯 ¹ ;

作者机构： 1.新疆农业大学农学院/棉花教育部工程研究中心

2.中国农业科学院棉花研究所/棉花生物育种及产业技术国家工程研究中心

关键词： 棉花;β-tubulin基因家族;生物信息学;表达分析;纤维发育

期刊名称： 中国农业科学

ISSN： 0578-1752

年卷期： 2023 年 023 期

页码： 4585-4601

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】β-微管蛋白是棉纤维细胞形态建成的基本结构单位，在纤维发育过程中具有重要作用。通过鉴定棉花β-tubulin基因家族成员，并进行生物信息学和表达模式分析，为深入探究β-tubulin基因在棉花纤维发育中的作用提供理论依据。【方法】利用BLAST方法，在4个棉种基因组中鉴定β-tubulin基因家族成员，并结合ProtParam tool分析理化性质、MEGA7.0构建系统进化树、Mapchart2.2绘制染色体定位图、MEME分析保守基序、PlantCARE分析启动子顺式作用元件；根据39个材料发育纤维转录组数据分析陆地棉β-tubulin基因家族的表达水平，并利用Spearman相关性分析鉴定影响纤维品质性状形成的β-tubulin基因。【结果】在陆地棉（Gossypium hirsutum,AD1）、海岛棉（Gossypium barbadense,AD2）、亚洲棉（Gossypium arboretum,A2）和雷蒙德氏棉（Gossypium raimondii,D5）基因组中分别鉴定到36、37、19和18个β-tubulin基因，且在四倍体棉种中的数目约是二倍体棉种数目的二倍，系统进化将其分为ClusterⅠ—ClusterⅤ共5个亚组。系统进化与共线性分析发现，与陆地棉β-tubulin基因家族相比，海岛棉与二倍体亚洲棉和雷蒙德氏棉亲缘关系更近。保守结构域均具有典型的Tubulin和Tubulin-C。理化性质分析表明，该家族基因编码的氨基酸数目为421—508，等电点为4.68—5.09。启动子顺式作用元件分析获得生长发育响应相关元件、激素响应相关元件和胁迫响应相关元件等，表明β-tubulin基因参与细胞的生长调节。利用TM-1转录组数据对36个陆地棉β-tubulin基因表达模式进行聚类分析，发现有42%基因在纤维中优势表达；此外，利用海陆群体动态纤维转录组数据筛选到1、6和11个β-tubulin基因分别与纤维马克隆值、比强度和纤维长度显著相关，其中4个基因同时影响纤维长度和比强度性状。【结论】4个棉种中共鉴定出110个β-tubulin基因家族成员，氨基酸理化性质和序列高度保守而启动子序列调控元件多样；筛选出陆地棉纤维优势表达的β-tubulin基因家族成员，并发掘潜在调控纤维发育的候选基因。