中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (17): 3516-3530.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.17.012
齐香玉(), 李新茹, 陈双双, 冯景, 陈慧杰, 刘欣童, 金玉妍, 邓衍明*(
)
收稿日期:
2025-04-13
接受日期:
2025-06-09
出版日期:
2025-09-01
发布日期:
2025-09-02
通信作者:
联系方式:
齐香玉,E-mail:20180020@jaas.ac.cn。
基金资助:
QI XiangYu(), LI XinRu, CHEN ShuangShuang, FENG Jing, CHEN HuiJie, LIU XinTong, JIN YuYan, DENG YanMing*(
)
Received:
2025-04-13
Accepted:
2025-06-09
Published:
2025-09-01
Online:
2025-09-02
摘要:
【目的】茉莉花的生殖障碍十分严重,种质创新工作长期受阻。类成束阿拉伯半乳糖蛋白(fasciclin-like arabinogalactan proteins,FLAs)在植物生殖发育过程中起着重要作用。通过对茉莉花FLA基因家族进行全基因组鉴定与分析,研究其基本特性及表达模式,为深入解析JsFLAs在茉莉花生殖发育中的生物学功能提供理论依据。【方法】利用HMMER 3.0软件在茉莉花全基因组中筛选鉴定FLA基因家族成员,并通过Smart和CD-Search进一步验证;利用ExPASy、SignalP 5.0、big-PI Plant Predictor、NetNGlyc-1.0和Plant-mPLoc等网站分析JsFLAs的理化性质及亚细胞定位;利用MEGA、TBtools、MEME、PlantCARE等对JsFLAs进行系统进化树构建、基因染色体定位、基因结构分析、蛋白保守基序分析及其启动子顺式作用元件预测;利用转录组数据分析JsFLAs在授粉后不同时间的柱头和不同发育阶段花中的表达特征;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测JsFLA2在茉莉花不同组织中的表达特性,并通过瞬时转化烟草叶片试验分析其亚细胞定位;最后,通过异源转化拟南芥验证JsFLA2的生物学功能。【结果】在茉莉花全基因组中共鉴定出24个JsFLAs,命名为JsFLA1—JsFLA24,其蛋白包含159—515个氨基酸残基,分子量为17.02—56.34 kDa,等电点为4.20—9.69;所有成员均含有1—2个类成束蛋白结构域、1—2个AGP糖基化位点和1个糖基化磷脂酰肌醇锚定位点,其中19个成员含有信号肽;除JsFLA5位于细胞核外,其余成员均位于细胞膜;茉莉花FLAs蛋白可分为4个亚类,且蛋白保守基序在各组中相对保守;JsFLAs不均匀地分布在11条染色体上;JsFLAs含0—3个内含子及1—3个外显子;21个JsFLAs在授粉后不同时间的柱头表达,20个JsFLAs在不同发育阶段的花中表达;JsFLAs启动子含有生长发育元件、植物激素响应元件和非生物胁迫响应元件等。此外,具有显著差异表达的JsFLA2编码405个氨基酸,与油橄榄OeFLA1亲缘关系最近,在花中表达量最高,定位于细胞膜。异源转化拟南芥结果显示,转基因株系表现出花粉活力降低、种子数减少和角果变短等严重的结实障碍。【结论】在茉莉花中鉴定出24个FLA基因家族成员,明确了JsFLA2与茉莉花的花粉育性密切相关。
齐香玉, 李新茹, 陈双双, 冯景, 陈慧杰, 刘欣童, 金玉妍, 邓衍明. 茉莉花FLA基因家族鉴定及JsFLA2的功能分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(17): 3516-3530.
QI XiangYu, LI XinRu, CHEN ShuangShuang, FENG Jing, CHEN HuiJie, LIU XinTong, JIN YuYan, DENG YanMing. Identification of the FLA Gene Family and Functional Analysis of JsFLA2 in Jasminum sambac[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(17): 3516-3530.
表1
茉莉花24个JsFLAs的基本信息"
基因 Gene | 氨基酸数量 No. of amino acid (aa) | 分子量 Molecular weight (kDa) | 等电点Isoelectric point (pI) | FAS结构域位置Location of FAS domain (aa) | 糖基化位点N-glycosylation sites (aa) | GPI锚定位点GPI anchor site (aa) | 信号肽位点Signal peptide site (aa) | 亚细胞定位 Subcellular location |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
JsFLA1 | 243 | 25.51 | 7.79 | 45—180 | 36, 140 | 218 | 22—23 | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA2 | 405 | 42.91 | 5.46 | 23—128 | 23, 158 | 381 | 21—22 | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA3 | 472 | 51.77 | 6.07 | 321—426 | 88 | 441 | 27—28 | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA4 | 460 | 50.56 | 6.08 | 316—421 | 40, 83 | 431 | 26—27 | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA5 | 451 | 48.65 | 4.20 | 50—148 | 125, 352 | 427 | 29—30 | 细胞核Nucleus |
JsFLA6 | 429 | 44.12 | 5.14 | 200—331 | 30, 131 | 402 | 25—26 | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA7 | 349 | 37.57 | 6.66 | 242—311 | 81 | 337 | 28—29 | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA8 | 286 | 31.33 | 5.55 | 76—179 | 118 | 265 | 20—21 | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA9 | 286 | 31.22 | 5.77 | 76—179 | 70, 118 | 265 | 20—21 | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA10 | 204 | 22.44 | 5.70 | 79—185 | 97 | 167 | — | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA11 | 245 | 25.54 | 6.81 | 45—180 | 36 | 219 | 22—23 | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA12 | 425 | 45.45 | 5.58 | 207—343 | 169, 198 | 398 | 30—31 | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA13 | 272 | 29.15 | 5.79 | 9—111 | 26 | 248 | 24—25 | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA14 | 223 | 24.26 | 8.86 | 39—133 | 37 | 197 | — | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA15 | 353 | 39.14 | 4.80 | 46—181, 232—321 | 165 | 331 | 24—25 | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA16 | 255 | 27.10 | 9.69 | 48—183 | 39, 143 | 238 | 25—26 | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA17 | 159 | 17.02 | 5.61 | 17—120 | 80 | 132 | — | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA18 | 373 | 40.35 | 8.30 | 63—155 | 55 | 348 | 22—23 | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA19 | 342 | 38.08 | 6.21 | 81—171, 242—331 | 50, 133 | 315 | — | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA20 | 515 | 56.34 | 5.76 | 364—469 | 144, 345 | 480 | — | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA21 | 408 | 43.36 | 5.81 | 227—331 | 30, 132 | 383 | 26—27 | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA22 | 258 | 27.63 | 5.92 | 53—187 | 44, 103 | 230 | 23—24 | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA23 | 292 | 32.29 | 8.99 | 115—211 | 3, 183 | 255 | 27—28 | 细胞膜Plasma membrane |
JsFLA24 | 289 | 31.24 | 6.16 | 115—211 | 183 | 263 | 27—28 | 细胞膜Plasma membrane |
[1] |
齐香玉, 李新茹, 陈双双, 冯景, 陈慧杰, 金玉妍, 苗艳华, 邓衍明. 茉莉花TCP基因家族全基因组鉴定及其表达分析. 华北农学报, 2024, 39(1): 63-71.
|
|
|
[2] |
|
[3] |
|
[4] |
|
[5] |
|
[6] |
|
[7] |
|
[8] |
|
[9] |
|
[10] |
|
[11] |
唐丽媛, 蔡肖, 王海涛, 李兴河, 张素君, 刘存敬, 张建宏. 棉花FLA基因家族的全基因组鉴定及GhFLA05在棉纤维发育中的功能分析. 中国农业科学, 2023, 56(32): 4602-4620. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.004.
|
|
|
[12] |
|
[13] |
|
[14] |
|
[15] |
|
[16] |
卞坤, 邵佳蓉, 徐利伟, 沈子明, 陈伟, 杨震峰. 桃FLA家族基因的生物信息学及表达分析. 园艺学报, 2017, 44(4): 653-663.
|
|
|
[17] |
|
[18] |
|
[19] |
|
[20] |
|
[21] |
|
[22] |
|
[23] |
|
[24] |
王华娣, 齐香玉, 陈双双, 冯景, 陈慧杰, 秦紫艺, 邓衍明. 阿拉伯半乳糖蛋白在茉莉花粉萌发和花粉管生长中的作用研究. 河北师范大学学报(自然科学版), 2023, 47(1): 92-98.
|
|
|
[25] |
|
[26] |
|
[27] |
|
[28] |
|
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
|
[32] |
尹雨钦, 徐欢欢, 唐丽萍, 王欣雅, 胡春梅, 侯喜林, 李英. 不结球白菜GST基因家族的全基因组鉴定及花青素相关基因BcGSTF6的功能分析. 中国农业科学, 2024, 57(16): 3234-3249. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.16.011.
|
|
|
[33] |
|
[34] |
齐香玉, 陈双双, 冯景, 王华娣, 邓衍明. 茉莉花实时荧光定量PCR内参基因的筛选与验证. 华北农学报, 2020, 35(6): 22-30.
|
|
|
[35] |
|
[36] |
|
[37] |
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[38] |
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[39] |
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[40] |
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[41] |
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[42] |
|
[43] |
|
[44] |
|
[45] |
|
[46] |
|
[1] | 杨彩丽, 李永洲, 贺亮亮, 宋银花, 章鹏, 刘肇先, 李鹏慧, 刘三军. 葡萄TPS基因家族全基因组鉴定及VvTPS4在单萜形成中的功能验证[J]. 中国农业科学, 2025, 58(7): 1397-1417. |
[2] | 滕梦鑫, 徐亚, 何静, 汪奇, 乔飞, 李敬阳, 李新国. 香蕉Ca2+-ATPase基因家族的鉴定及功能分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(7): 1418-1433. |
[3] | 张林琳, 宫瑞, 崔彦玲, 钟雄辉, 李烨, 李然红, 潜宗伟. 利用VIGS分析SmWRKY30在茄子抗青枯病中的作用[J]. 中国农业科学, 2025, 58(3): 548-563. |
[4] | 王伟, 吴传磊, 胡晓渝, 李佳佳, 白鹏宇, 王郭伋, 苗龙, 王晓波. 大豆LOX基因家族的全基因组鉴定及GmLOX15A1基因等位变异对百粒重的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(1): 10-29. |
[5] | 尹军良, 李婧怡, 韩硕, 杨培华, 马佳伟, 刘奕清, 胡海骏, 朱永兴. 生姜NHX基因家族成员鉴定及其在硅缓解盐胁迫中的表达特征[J]. 中国农业科学, 2024, 57(19): 3848-3869. |
[6] | 赵梓钧, 吴如会, 王硕, 张君, 游静, 段倩楠, 唐俊, 张新芳, 韦秘, 刘金艳, 李云峰, 何光华, 张婷. 水稻PDL2的突变导致小穗外稃退化[J]. 中国农业科学, 2023, 56(7): 1248-1259. |
[7] | 邵红扬, 孟香, 张涛, 陈敏. 响应槲皮素诱导的美国白蛾P450基因及CYP6ZB2功能分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(7): 1322-1332. |
[8] | 潘凤英, 曲俊杰, 刘露露, 孙大运, 郭泽西, 韦晓丽, 韦淑梅, 尹玲. 葡萄霜霉菌糖基水解酶基因的表达模式与功能分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(5): 879-891. |
[9] | 张开京, 何帅帅, 贾利, 胡玉超, 杨德坤, 陆晓民, 张其安, 严从生. 黄瓜DIR家族基因的全基因组鉴定及其表达分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(4): 711-728. |
[10] | 王壮壮, 董邵云, 周琪, 苗晗, 刘小萍, 徐奎鹏, 顾兴芳, 张圣平. 黄瓜果实维生素C合成关键基因克隆与分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(3): 508-518. |
[11] | 党媛玥, 马建江, 杨书贤, 宋吉坤, 贾冰, 冯盼, 陈全家, 于霁雯. 棉花β-tubulin基因家族的鉴定及其在纤维发育中的表达[J]. 中国农业科学, 2023, 56(23): 4585-4601. |
[12] | 唐丽媛, 蔡肖, 王海涛, 李兴河, 张素君, 刘存敬, 张建宏. 棉花FLA基因家族的全基因组鉴定及GhFLA05在棉纤维发育中的功能分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(23): 4602-4620. |
[13] | 刘芳, 徐梦贝, 王巧玲, 孟倩, 李桂名, 张宏菊, 田惠丹, 徐凡, 罗明. 棉花纤维优势表达基因GhSLD1启动子的克隆和功能分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(19): 3712-3722. |
[14] | 张昕, 杨星宇, 张超然, 张冲, 郑海霞, 张仙红. 绿豆象热激蛋白超家族基因的鉴定及表达分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(19): 3814-3828. |
[15] | 贺丹, 尤啸龙, 何松林, 张明星, 张佼蕊, 华超, 王政, 刘艺平. 芍药胼胝质合成酶基因家族鉴定及PlCalS5功能分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(16): 3183-3198. |
|