花生WOX基因家族的全基因组分析及不定芽再生候选基因的鉴定OA
Genome-wide analysis of the WOX gene family and identification of candidate genes for adventitious shoot regeneration in peanut
WOX转录因子家族在植物干细胞稳态维持和器官发生过程中发挥关键调控作用.花生(Arachis hypogaea L.)作为重要的油料作物,其遗传转化受到植株再生能力的严重制约.本研究在"伏花生"全基因组中鉴定到 20 个 WOX基因,对其进行系统进化、蛋白结构、共线性和顺式作用元件分析,并利用转录组数据解析其在不同组织及不定芽再生过程中的表达模式.系统进化分析将花生WOX基因分为远古支、中间支和WUS支.所有成员均含有典型的同源结构域(homeodomain,HD),其中,WUS 支部分成员还具有 WUS-box 和 EAR 基序.共线性分析表明,AhWOX7、AhWOX12 和AhWOX14 分别与拟南芥WUS、WOX5 以及大豆再生相关基因GmWOX18 为直系同源关系.表达谱分析显示,这些直系同源基因的表达水平较低,而远古支成员AhWOX13 和AhWOX20 在不定芽再生各阶段中均呈现持续高表达模式.进一步的启动子分析发现,AhWOX13 和AhWOX20 启动子区富含分生组织发育相关的顺式作用元件,且其与拟南芥芽再生正调控因子WOX14 为直系同源.综上所述,本研究通过全基因组分析系统鉴定了花生WOX基因家族,并综合多项分析筛选出AhWOX13 和AhWOX20 作为调控花生器官再生的重要候选基因.该发现为通过基因工程手段提高花生遗传转化效率奠定了理论基础.
The WUSCHEL-related homeobox(WOX)transcription factor family plays central roles in maintaining stem cell ho-meostasis and regulating organogenesis in plants.Genetic transformation of peanut(Arachis hypogaea L.),a globally important oilseed crop,remains severely limited by low regeneration efficiency.Here,we conducted a genome-wide identification and characterization of WOX genes in the peanut cultivar'Fuhuasheng'to pinpoint candidates potentially involved in organ regenera-tion and to provide a basis for overcoming regeneration-related constraints in peanut transformation.We identified 20 WOX genes and systematically analyzed their phylogenetic relationships,conserved domains,collinearity,and promoter features,and then profiled their expression across tissues and during adventitious shoot regeneration using transcriptome data.Phylogenetic analysis clustered the AhWOX genes into three clades(ancient,intermediate,and WUS).All AhWOX proteins contained a conserved ho-meodomain(HD),and several WUS-clade members also carried the WUS-box and EAR motifs.Collinearity analysis indicated that AhWOX7,AhWOX12,and AhWOX14 are orthologs of Arabidopsis thaliana WUS and WOX5 and of the soybean regenera-tion-related gene GmWOX18,respectively.However,these orthologs showed only low expression,whereas the ancient-clade genes AhWOX13 and AhWOX20 were consistently highly expressed across all stages of adventitious shoot regeneration.Promoter analysis revealed enrichment of cis-elements associated with meristem activity,and phylogenetic evidence suggested that Ah-WOX13 and AhWOX20 are orthologous to AtWOX14,a reported positive regulator of shoot regeneration.Collectively,our results highlight AhWOX13 and AhWOX20 as promising candidates for improving regeneration capacity in peanut,providing a frame-work to enhance peanut transformation and accelerate functional genomics and trait engineering in oilseed crops.
谷春苗;陈小平;谭斌;余倩霞;王润风;黄璐;刘浩;鲁清;李海芬;李少雄;何双呈;洪彦彬
广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室/国家油料作物改良中心南方花生分中心,广东 广州 510640||华南农业大学农学院,广东 广州 510640广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室/国家油料作物改良中心南方花生分中心,广东 广州 510640华南农业大学农学院,广东 广州 510640广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室/国家油料作物改良中心南方花生分中心,广东 广州 510640广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室/国家油料作物改良中心南方花生分中心,广东 广州 510640广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室/国家油料作物改良中心南方花生分中心,广东 广州 510640广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室/国家油料作物改良中心南方花生分中心,广东 广州 510640广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室/国家油料作物改良中心南方花生分中心,广东 广州 510640广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室/国家油料作物改良中心南方花生分中心,广东 广州 510640广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室/国家油料作物改良中心南方花生分中心,广东 广州 510640广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室/国家油料作物改良中心南方花生分中心,广东 广州 510640广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室/国家油料作物改良中心南方花生分中心,广东 广州 510640
花生WOX转录因子全基因组分析器官再生AhWOX13AhWOX20
Arachis hypogaea L.WOX transcription factorswhole-genome analysesorgan regenerationAhWOX13AhWOX20
《作物学报》 2026 (5)
1326-1340,15
本研究由广东省农业科学院协同创新中心项目(XTXM202203),国家自然科学基金项目(32401893),广东省基础与应用基础研究基金项目(2024A1515010511),广东省农业科学院作物研究所所长基金/广东省农作物遗传改良重点实验室开放基金项目(202505,202604),广东省农业科学院科技人才引进专项资金项目(R2024YJ-YB1002)和广东省农业科学院现代种业创新能力提升工程项目资助.This study was supported by the Project of Collaborative Innovation Center of GDAAS(XTXM202203),the National Natural Science Foundation of China(32401893),the Guangdong Basic and Applied Basic Research Foundation(2024A1515010511),the Foundation of Director of Crop Research Institute of Guangdong Academy of Agriculture Sciences/Open Fund of Guangdong Provincial Key Laboratory of Crop Genetic Improvement(202505,202604),the Special Fund Project for the Introduction of Scientific and Technological Talents of the Guangdong Academy of Agricultural Sciences(R2024YJ-YB1002),and the Modern Seed Industry Innovation Capability Enhancement Pro-ject of Guangdong Academy of Agricultural Sciences.
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