在帚箕粟（Panicum miliaceum）中全基因组范围内鉴定PIF基因家族，发现PmPIF5可能是调控光周期反应的候选基因

《BMC Plant Biology》：Genome-wide identification of the PIF gene family in broomcorn millet (Panicum miliaceum) highlights PmPIF5 as a candidate regulator of photoperiod responses

　　

摘要

背景

光敏色素相互作用因子（PIFs）是核心的bHLH转录因子，它们将光感知与发育程序和应激反应联系起来。尽管在多种模式植物和作物物种中已经对PIFs进行了研究，但它们在帚粟中的家族组成及其潜在作用仍不明确。

结果

基于AJ08参考基因组、公开的可用转录组数据集以及对516份样本的重测序变异，我们进行了综合分析，包括全基因组鉴定、比较基因组学、表达谱分析、RT–qPCR验证和单倍型分析。我们鉴定了15个PmPIF基因，这些基因在11条染色体上的分布不均，可以归类为四个系统发育组（组1-4）。所有PmPIF蛋白都含有一个保守的bHLH结构域，并且预测会定位于细胞核内；二级结构预测显示α螺旋和随机卷曲结构占主导。启动子分析揭示了大量与光响应、植物激素信号传导和应激反应相关的顺式作用元件。在不同光周期处理下的表达分析表明，PmPIF成员之间存在显著差异，其中PmPIF5在多次比较中均表现出差异表达。KEGG富集分析表明PmPIF5参与了昼夜节律-植物通路，相关性分析显示PmPIF5与多个与光信号传导相关的基因（包括PRR73、UVR8、GHD7和COL13）之间存在显著关联。对516份样本中的PmPIF5进行群体水平单倍型分析，检测到五种单倍型，其中Hap1是最主要的单倍型（占74.42%）。

结论

本研究为帚粟中的PmPIF基因家族提供了全面的资源，并表明PmPIF5是一个有前景的候选基因，参与光周期相关调控。这些发现为PmPIF的功能验证以及帚粟的光周期适应性分子育种奠定了基础。