2.3 DGAT基因的保守基序的多样性

基序是基因DNA 和氨基酸序列中的保守序列，是二级结构和三级结构之间的一种结构形式。为对豆科DGAT 基因的保守结构进行比较，对家族基因的基序进行了预测，并对其进行了展示（图2）。结果显示，外类群葡萄和豆科14 个基因组（其中四倍体花生栽培中包含2个亚基因组）中DGAT基因的基序组成具有多种形式。保守基序分析结果显示，92 个DGAT 家族基因中包含1 至15 个基序，每个基序的长度在15～50个氨基酸之间。氨基酸长度最长的是motif4、5、6、8、10、12、13，均含有50 个氨基酸；氨基酸长度较短的是motif16、18、19，仅含有15个氨基酸（表1）。从92 个DGAT 家族基因的保守基序结构中发现，豆科特征序列的基本结构大致可以分为两类，一类基本含有motif 19、7、5、13、6、18、11、8、20、2、1、10、9、15，如Ad06g2283；另一类则基本包含motif 17、12、3、16、2、1、14、4，如Ad01g0891。这可能是由于DGAT 在植物中功能上的差异。其中Aha01g0810、Aha06g0857、Ahb06g1904、Ahb06g190 3、Ai06g1751、Ai06g1750、Vu11g01380 只含有1 到4个基序。通过Pfam 在线软件搜索20 种基序的结构域发现，motif1、motif3、motif4 和motif12 中包含有DGAT 结构域，所以鉴定所得的DGAT 基因至少包含其中的一个基序。

2.4 DGAT基因间的同源关系

表1 豆科植物蛋白保守基序Table 1 Protein conserved motifs of legumes基序Motif Motif 1 Motif 2 Motif 3 Motif 4 Motif 5 Motif 6 Motif 7 Motif 8 Motif 9 Motif 10 Motif 11 Motif 12 Motif 13 Motif 14 Motif 15 Motif 16 Motif 17 Motif 18 Motif 19 Motif 20氨基酸个数Number of amino acids 29 29 38 50 50 50 44 50 39 50 36 50 50 29 29 15 21 15 15 21氨基酸序列Sequence of amino acid FLKERREFVRMAARFGAPJVPFFCFGZDD VTKKNFFSLLSSGSSCJLYPGGVREALHM YVFGYEPHSVLPIGVVALADNTGFMPLPKIKVLASSAV HPMYVVVGRPIELEKNPEPTTEEVAKVHSQFVEALQDLFERHKARAGYPN YQRSPNKPIYLVGESLGGCLALAVAARNPDIDLVLILANPATSFSRSQLQ BILPKETLLWKLKLLKSASAYANSRLHAVKAZTLILCSGKDQLLPSQQEG PTLLFLPGIDGVGLGLILHHQKLGRIFDVWCLHIPVADRTPFTD STLEDGKIVKGLAGIPSEGPVLFVGYHMLLGLELIPLVSRFLTERNILVR PGRFYYYFGKPIETKGREQELKDREKANELYLQVKSEVE JAZVVLDYBDLVKIPYFRSEIESLTRESVQLRDDASGEVANQQVHLPLIL EDSIDLVTIIKGTSYYRRGKYHDYVSDFIPPTPTEF LPLSKALLVFGLLFVFMVJPVDEKSKFGRKLSRYICKHACSYFPITLHVE PLLEALPDELSPGLPFJLSLTMGDPLRMALDNVVNGLPLQNTAEZLSKBL VYKWWKPGGKLILNFARAIKFTPIYFWGI RCJAYLKEKRESDPYRNIIDRLLYQATHG YTPFLRHIWTWLGLT DSSNGFKTILALALWLGAIHF PNCELRKFDDSGHFL DGGPPRWFSPLECGS KEGRLPEFSSFDWFRIMGAVP

图3 DGAT基因家族保守基序分析Fig.3 Conservative motif analysis of the DGAT gene family

对豆科包含有DGAT 基因的多基因组局部共线性进行比对，能够确定基因与物种分化和多倍化关联的同源关系；并且可以发现基因多倍化后保留、丢失（图4）。以葡萄的14 号染色体为参考，展示了葡萄14号染色体区域，由于豆科物种与葡萄分化之后，发生了豆科共有的多倍化事件，并且大豆发生了特异性全基因组加倍，那么期望对应在大豆中有四个、其它豆科（亚）基因组中都存在两个部分直系同源区域。在苜蓿基因组中对应了一个直系同源片段为7 号染色体 区域，没有找到对应的另外一个直系同源片段，可能是在进化中由于染色体的重排导致了丢失；对应在大豆基因组中存在三个直系同源片段，分别是大豆特异性加倍产生的两对旁系同源区域，19 号染色体 区域，5 号 染色 体 区 域 与19 号染色体 区域，3 号染色体 区域。在局部共线性区域上分布了不同基因组中的DGAT 基因，在葡萄的这一片段上有基因Vv14g，对应在苜蓿中的直系同源基因为Mt7g。在大豆中，Gm19g2281，Gm03g2242 是由大豆特异性加倍事件（SST）产生的旁系同源基因。花生中豆科物种的DGAT 基因存在良好的同源关系，在野花生A 中对应了 和 的两个旁系同源区段，其在四倍体花生和野花生B 中也均存在有对应的直系同源片段，同时基因组间旁系同源片段也有了很好的保留。其中Ad06g2283 和Ad06g0351 是一对旁系同源基因，Ad06g2283 和Aha06g0816，Aha06g2608 和Ai06g101 2，Ai06g1012和Ahb06g2544均为直系同源基因对。

图4 DGAT基因在豆科基因组及外类群葡萄中的局部共线性Fig.4 Local collinearity of DGAT gene in legume and outgroup grapes注：蓝色：基因正链；绿色：基因反链；红色：DGAT基因Note:Blue:Sense strand;Green:Antisense strand;Red:DGAT gene

2.5 基于转录组数据的DGAT基因表达模式分析

为了比较DGAT 基因在不同的组织中的表达模式，在分析中以大豆为例进行基于转录组数据的表达水平比较。利用已报道的大豆11 个组织的转录组数据，包括根尖（Root tip）、下胚轴（Hypocptyl）、子叶（Cotyledon）、愈伤组织（Callus）、茎顶端分生组织在6、17 和38 天（Shoot apical meristem, SAM6D、SAM17D、SAM38D），以及腋生分生组织（Axillary meristem, AM）、减数分裂前后的花序（Inflorescence before meiosis, IBM 和Inflorescence after meiosis,IAM）和开放的花（Open flower,OF），比对获得了10个DGAT 基因的表达量，并对不同基因在不同组织中的表达模式进行了聚类（图5）。在11个大豆组织中，Gm16g1079、Gm16g0464和Gm11g0812的表达量较 低，而Gm09g1814、Gm03g2242、Gm16g1078、Gm19g2281、Gm19g0969、Gm16g0463 和Gm01g1598表达量则相对偏高。基因表达量最高的组织是Gm09g1814 在38 天茎顶端分生组织中，但Gm16g1079 在根尖并未表达。上述数据结果表明，大豆不同DGAT 基因表达量在不同的组织中表现出了不同的表达模式。

文章来源：《大豆科学》 网址: http://www.ddkxzz.cn/qikandaodu/2021/0726/716.html

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