向日葵GH3基因家族鉴定及其在花发育中的功能分析

　　

摘要：

目的 探究向日葵（Helianthus annuus L.）HaGH3家族成员的理化特征和表达分析，以及其在向日葵花发育中的作用，为向日葵品种选育提供参考。 方法 基于向日葵基因组和转录组数据，利用生物信息学方法筛选鉴定HaGH3家族成员，并对蛋白理化性质、染色体定位、系统进化关系、保守基序、顺式作用元件和组织表达特征等进行分析。利用RT-qPCR分析HaGH3家族成员在野生型向日葵及其花分生组织转变与花器官发生缺陷突变体cb1中St2?St8时期的表达差异，并对其在St5和St6时期不同花器官中的表达情况进行分析。 结果 向日葵HaGH3基因家族包含19个成员（HaGH3.1?HaGH3.19），分散分布在12条染色体上，分属于2个亚家族，同一亚家族的成员具有相同的蛋白保守结构域。转录组数据分析显示，HaGH3.1、HaGH3.2、HaGH3.3、HaGH3.4、HaGH3.5、HaGH3.8、HaGH3.11、HaGH3.12、HaGH3.13、HaGH3.14和HaGH3.18等11个基因在向日葵花发育特定时期高水平表达。基于RT-qPCR的表达分析，显示HaGH3.3、HaGH3.4、HaGH3.8、HaGH3.13和HaGH3.14在WT的St2时期表达水平达到峰值，且其表达水平在WT和cb1中存在显著差异；HaGH3.1、HaGH3.2、HaGH3.5、HaGH3.12和HaGH3.18在WT花发育后期（St5?St6时期）高水平表达，且具有较强的花器官特异性。顺式作用元件分析显示，11个花发育相关HaGH3基因启动子区域内含有大量生长素和赤霉素响应元件和MIKC_MADS识别元件。进一步分析结果显示，HaGH3.8、HaGH3.14和HaGH3.18受到ARF介导的生长素信号调节，HaGH3.1和HaGH3.8受到MYB和bZIP等赤霉素信号相关转录因子的调控，HaGH3.2、HaGH3.8、HaGH3.13、HaGH3.14和HaGH3.18受到花同源异型转录因子MIKC_MADS的调控。 结论 向日葵HaGH3.1和HaGH3.3等11个成员在向日葵花生长发育的调控中发挥重要作用，其中HaGH3.1、HaGH3.2、HaGH3.8、HaGH3.13、HaGH3.14和HaGH3.18在调控花发育过程中，受到生长素或赤霉素信号相关转录因子以及MIKC_MADS成员的调控。