玉米ZmDIR基因家族的全基因组鉴定与表达模式分析OA

【目的】Dirigent(DIR)基因在植物生长发育及环境适应中发挥重要作用,鉴定玉米ZmDIR基因家族成员,揭示其在逆境防御中的潜在作用。【方法】利用生物信息学方法鉴定ZmDIR基因家族,对其保守基序、保守结构域、染色体分布、基因复制、启动子区顺式作用元件和系统发育进行系统分析,结合转录组数据阐明该家族在不同组织及生物与非生物胁迫下的表达模式。【结果】在玉米基因组中共鉴定出41个ZmDIR基因,分布在10条染色体上,含有0-4个内含子,78%的ZmDIR基因包含核心保守基序1、基序2和基序4。系统发育分析将ZmDIR蛋白分为6个亚组。基因复制分析表明,片段复制和串联复制是该家族扩增的主要驱动因素。启动子分析发现,ZmDIR基因富含参与生长发育、植物激素、环境胁迫和光响应等过程的顺式作用元件。组织特异性表达分析显示,ZmDIR在根、茎、叶、叶尖、叶基、胚、胚乳、花药、雌穗和雄穗中差异表达,而且在不同发育组织中的表达模式存在多样性。转录组数据表明,ZmDIR在多种非生物胁迫(高温、盐、紫外线、低温、干旱和水涝)和生物胁迫(禾生炭疽菌)下均呈现差异表达。RT-qPCR实验验证了所选ZmDIR基因在盐(NaCl)、低温(4℃)、干旱(PEG)和禾生炭疽菌(Colletotrichum graminicola)胁迫下均发生特异性变化。【结论】在玉米基因组中鉴定出41个ZmDIR基因,该家族广泛响应生物与非生物胁迫,6个关键基因在逆境胁迫下呈显著差异表达,为解析关键成员抗逆机制及分子育种提供了靶标。