杨树PtCOST基因家族的全基因组鉴定与生物信息学分析

组成型胁迫(COST)基因家族在维持植物生长、发育和对非生物胁迫的响应中发挥重要作用。然而,在木本植物中COST基因的作用尚不清楚。为研究杨树PtCOST基因家族成员的结构和功能,利用生物信息学方法,从杨树全基因组数据库中筛选并鉴定PtCOST家族基因序列,并对该家族成员的理化性质、基因结构、保守基序、染色体定位、系统发育树和组织表达量进行分析。结果表明:从杨树基因组中共鉴定出 11 个PtCOST基因家族成员,编码的氨基酸数量差异较大,为 290～573,亚细胞定位表明其大部分在细胞核内。系统发育树分析结果表明,PtCOST基因分为 4 个同源亚家族,且与拟南芥、水稻、大豆和苹果皆有相似基因,不存在物种特异性。结构分析表明,PtCOST蛋白质中含DUF641(Domains of u nknown function 641)结构域,PtCOST 家族具有相似的基因结构和特殊的基因特征。顺式作用元件分析表明,PtCOST基因可能参与植物环境胁迫、激素和光响应。qRT-PCR结果发现,PtCOSTs在杨树根、茎、嫩叶、成熟叶、韧皮部和木质部等各组织中均表现出特异性表达模式。在 200 mM NaCl胁迫下,除PtCO ST11 外,其余PtCOST表达量均有变化。拟南芥突变体互补实验表面,PtCOST3 可以回补拟南芥cost突变体表型。本研究揭示了PtCOST基因的调控机制,对理解植物盐胁迫的发育和响应具有重要意义。本研究初步揭示了杨树PtCOST基因家族成员响应盐胁迫的表达模式,同时为深入分析PtCOST基因家族基本功能及其调控机制奠定了基础。