由非生物胁迫响应转录因子衍生的SSR标记揭示了两种栽培黄麻品种中保守的调控基因和遗传结构

《BMC Plant Biology》：Abiotic stress-responsive transcription factor derived-SSR markers reveal conserved regulatory genes and genetic structure in two cultivated jute species

　　

摘要

背景

黄麻（Corchorus 属）是一种重要的天然韧皮纤维作物，但其产量受到干旱、盐碱和积水等非生物胁迫的严重影响。提高黄麻的抗逆能力需要寻找与调控胁迫反应的基因直接相关的功能性分子标记。本研究旨在通过整合转录组学方法，对两种栽培黄麻物种 Corchorus capsularis 和 C. olitorius 开发此类资源。

结果

通过对公开可用的 RNA 测序数据集进行分析，在 C. capsularis 和 C. olitorius 中分别识别出 1889–6376 个和 808–6259 个在各种非生物胁迫条件下响应胁迫而差异表达的基因。在这些数据集中，C. capsularis 中发现了 370 个含有微卫星基序的差异表达转录因子基因，C. olitorius 中发现了 348 个此类基因。从这些转录因子基因中，分别开发出了 728 个和 702 个简单序列重复标记（SSR）标记。大多数标记（C. capsularis 中占 77%，C. olitorius 中占 74%）位于调控区段的非翻译区域，这些区域富含 A/T 富集的二核苷酸和三核苷酸基序。主要应激响应转录因子家族，包括 MYB、基本螺旋-环-螺旋（basic helix–loop–helix）、NAC、WRKY、AP2/乙烯响应因子（ethylene-responsive factor）和同源框（homeobox）家族，在黄麻中高度富集。序列一致性分析显示，在共线染色体区域内存在 173 对保守的转录因子-简单序列重复基因对，表明这两种物种之间的调控框架具有强烈的进化保守性。种群结构分析发现三个遗传簇（K = 3），大致对应于物种身份，C. olitorius 中存在一定程度的基因混合，这可能是由于共同祖先或标记分辨率有限所致，而非明确的基因流动。成对遗传距离值范围从 0.091（CIN-540 和 CEX-39）到 0.773（CIN-534 和 OIN-578），反映了显著的种内多样性。

结论

本研究提供了一组与黄麻胁迫响应调控基因紧密相关的转录因子衍生的简单序列重复标记。与匿名基因组标记相比，这些标记具有潜在优势，是标记辅助育种、基因组选择以及培育耐气候黄麻品种的宝贵基因组资源。