玉米全基因组CA基因的鉴定及表达模式分析OA

碳酸酐酶(carbonic anhydrase,CA)是一类重要的金属酶,广泛存在于生物体内,参与多种生理过程,包括对不利环境条件的响应.虽然CA基因在许多植物中已经得到广泛鉴定和分析,但在玉米中的研究报道很少.为系统解析玉米CA基因家族特征,以拟南芥的19个AtCA蛋白序列为查询探针,通过BLASTP比对和隐马尔可夫模型(HMM)方法,从玉米基因组中筛选鉴定出18个ZmCA基因家族成员.通过多维度生物信息学分析发现,18个ZmCA基因不均匀分布于8条染色体上,其中第2染色体分布密度最高(含4个成员);蛋白理化分析显示,成员氨基酸长度介于245～456 aa,理论等电点(pI)为6.09～10.58,且多数为亲水性蛋白;系统发育关系和序列分析表明,玉米CA基因可分为α型、β型、γ型3种亚型,且同一亚家族成员具有相似的保守基序组成;基因结构呈现显著异质性,外显子数目2～13个(以ZmCA09的13个为最多),所有成员都具有至少1个典型的CA或CA超家族结构域;亚细胞定位预测显示多数成员定位于叶绿体,二级结构以α-螺旋和无规卷曲为主;基因组共线性分析揭示大片段复制事件驱动家族扩增,且玉米CA基因与高粱、水稻CA基因保持高度同源;启动子分析发现激素应答(ABRE、CGTCA-motif)、逆境胁迫(MBS、LTR)及生长发育相关顺式元件;表达谱分析显示Ⅱ组的7个成员在玉米全生育期及多组织中广泛表达;ZmCA08、ZmCAJ4受高温胁迫时的表达量高于对照,ZmCA06受高盐胁迫时的表达量高于对照2倍.