工业大麻中Betv1基因家族的鉴定与表达分析

《Tropical Plant Biology》：Identification and Expression Analysis of the Betv1 Gene Family in Industrial Hemp

Betv1基因家族在工业大麻中鉴定并分析，发现11个成员分布于3条染色体，具有保守结构域和响应干旱、ABA、MeJA、SA、JA等胁迫/激素的能力，CsMLP8过表达显著增强拟南芥抗旱性。

　　

摘要

Betv1在植物抗逆性中起着重要的调节作用。本研究的目的是了解Betv1基因家族在工业大麻基因组中的特征和潜在功能，并为进一步研究Betv1基因对干旱胁迫和激素的调控提供重要线索。根据实验室中工业大麻转录组数据的参考序列，通过生物信息学方法鉴定了工业大麻的Betv1基因家族，系统分析了其理化特性、基因结构以及启动子中的顺式作用元件，并确定了其在干旱胁迫以及脱落酸（ABA）、甲基茉莉酸（MeJA）、水杨酸（SA）和茉莉酸（JA）等激素作用下的表达模式。研究结果表明，从工业大麻的Betv1基因家族中筛选出了11个基因，这些基因分布在3条染色体上，属于三个亚家族；编码基因含有152~187个氨基酸，理论等电点（pI）介于4.76~6.43之间。蛋白质保守基序分析发现Betv1基因中存在10个保守基序，其中Motif1、Motif2和Motif4在11个成员中均被共享；启动子调控元件分析表明，Betv1家族成员的启动子区域富含多种胁迫响应元件和植物激素响应元件（如ABA、MeJA、SA和JA等）。定量实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析显示，在干旱前期CsMLP4和CsMLP8基因的表达没有显著差异，但在干旱后期CsMLP8基因的表达显著上调。在SA处理组中，CsMLP4、CsMLP5和CsMLP6基因的表达显著增加；在MeJA处理组中，CsMLP4基因的表达水平显著升高；而在赤霉素（GA）处理组中，CsMLP5和CsMLP8基因的表达受到抑制。在ABA处理组中，CsMLP4、CsMLP5、CsMLP6和CsMLP8基因的表达均上调，但与对照组相比差异不显著。过表达CsMLP8可提高拟南芥的耐旱性。研究表明，Betv1基因家族成员的进化结构具有高度保守性，能够响应外源激素和干旱胁迫，因此CsMLP8基因可用于提高植物的耐旱能力。