栽培大豆GRAS转录因子家族基因鉴定及其盐胁迫下表达模式分析

张斌 陈丽娟 李其华 唐满生

摘要： 利用生物信息学手段及转录组测序方法对大豆78个GRAS家族基因进行系统分析。染色体定位结果表明78个GRAS基因不均匀地分布在20条染色体上。通过系统进化分析将大豆GRAS家族分为11个亚族。基因结构和保守基序分布分析结果表明GRAS家族成员在进化上具有保守性，尤其是进化关系较近的成员多具有类似的基因结构和蛋白质结构。转录组数据及qRT-PCR结果显示，5个基因受盐胁迫诱导上调，5个基因受盐胁迫诱导下调，其中GmGRAS14、GmGRAS33和GmGRAS69在盐处理12 h时上调倍数最高，而GmGRAS17、GmGRAS54和GmGRAS57在盐处理12 h时表达量下调倍数最高，说明这些基因可能在大豆响应盐胁迫方面发挥重要功能。

关键词： 大豆;GRAS家族;盐胁迫;表达模式

中图分类号： S565.101  文献标识码： A  文章编号： 1000-4440（2021）02-0296-14

Abstract： In this study， 78 genes of GRAS family in soybean were systematically investigated using bioinformatics and RNA-seq. The chromosomal distribution map showed that 78 GRAS genes were randomly located in 20 chromosomes. Phylogenetic analysis showed that the soybean GRAS family could be divided into 11 subfamilies. The gene structure and conserved motif distribution analysis suggested that the GRAS family members were consertive in evolution， and most of the GRAS members with close evolutionary relationship had similar gene and protein structures. Transcriptomal and qRT-PCR results showed that five genes were up-regulated and five genes were down-regulated under salt stress. Among them， GmGRAS14， GmGRAS33 and GmGRAS69 had the highest fold of up-regulation at 12 h of salt treatment. GmGRAS17， GmGRAS54 and GmGRAS57 showed the highest down-regulation multiple at 12 h of salt treatment， suggesting that these genes may play an important role in the response to salt stress of soybean.

Key words： soybean;GRAS family;salt stress;expression pattern

转录因子通过结合到启动子区发挥激活或抑制作用调控特定基因的表达，在植物生长发育以及生物或非生物胁迫响应过程中发挥着重要作用。目前很多转录因子家族基因的功能已被报道，如WRKY、MYB、MADS、bZIP、AP2/ERF、GRAS等[1]，其中GRAS是植物特有的转录因子家族。GRAS家族基因的命名是根据最早鉴定出的该家族3个成员的基因名而来，包括GAI、RGA和SCR[2-4]。通常GRAS家族蛋白长度为400～700 aa，并且具有序列非常保守的C端和序列可变的N端[5]。根据系统进化树可将GRAS家族分成多个亚家族，但是不同物种中亚家族的数量也存在差异。如GRAS家族最早在拟南芥中被分成8个亚族：LISCL、PAT1、SCL3、DELLA、SCR、SHR、LAS和HAM[6];在蓖麻中被分成13个亚族：SCR、DLT、OS19、LAS、SCL4/7、OS4、OS43、DELLA、PAT1、SHR、HAM、SCL3和LISCL[7];在棉花和木薯中均可分为14个亚族[8-9]。目前，有多种植物GRAS转录因子家族基因的全基因组已被鉴定，如拟南芥与水稻[10]、烟草[11]、玉米[12]、白杨[13]、甘薯[14]、棉花[8]等。……