蘋果OFP基因家族的全基因組鑒定與非生物逆境表達分析

許瑞瑞，李睿，王小非，郝玉金

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蘋果OFP基因家族的全基因組鑒定與非生物逆境表達分析

許瑞瑞1,2，李睿2，王小非2，郝玉金2

（1濰坊學院生物與農業工程學院/山東省高校生物化學與分子生物學重點實驗室，山東濰坊 261061；2山東農業大學園藝科學與工程學院/ 國家蘋果工程技術研究中心，山東泰安 271018）

【目的】從蘋果全基因組中鑒定OFP（OVATE family protein）家族蛋白成員，對其進行基因結構特征、組織表達及非生物逆境等系統分析，為研究蘋果的潛在功能提供理論基礎。【方法】利用生物信息學手段，在蘋果基因組數據庫中篩選鑒定OFP基因家族成員；利用MEGA5.0軟件進行系統進化樹分析；通過MapDraw和GSDS等生物信息學工具分析基因結構及染色體定位；根據已有的蘋果芯片數據庫結果進行OFP基因表達譜分析；利用實時熒光定量PCR技術檢測13個的組織表達和誘導表達情況。【結果】蘋果OFP基因家族包含28個成員，根據系統進化關系將其分為4組，分別包含13、6、4和5個成員；蘋果中13條染色體上均有OFP基因分布，其中第12條染色體最多，有6個成員，該基因家族的分布具有廣泛性；芯片表達譜分析結果表明該類基因家族在花、果實和葉中的表達量較高，qRT-PCR驗證結果較一致；經NaCl和PEG處理后，蘋果根部與地上部呈現出不同程度的響應差異，NaCl處理明顯誘導兩組織中和的表達，、和的表達在根部與地上部組織則相反；溫度脅迫明顯影響的表達量，其中和經高溫和低溫脅迫處理后均明顯上調。【結論】蘋果OFP基因家族共有28個成員，分布于13條染色體上，該家族成員呈現出不同的組織表達模式和脅迫響應模式。

蘋果；OFP基因家族；系統進化；脅迫；基因表達

0 引言

【研究意義】OFP（OVATE family protein）蛋白家族是一類植物特異轉錄因子家族，其C端包含保守的OVATE結構域，又稱DUF623域，因其在調節植物生長和發育過程起到重要作用而被熟知，屬植物生長抑制蛋白[1-4]。研究表明，OFP蛋白在擬南芥、水稻和番茄中已有較多研究，越來越多的被克隆鑒定。研究蘋果基因組中OFP家族基因成員的分布、系統進化關系、基因結構、組織表達模式及誘導表達差異，為進一步探索其在植物逆境生長發育過程中的功能提供理論依據。【前人研究進展】被首次鑒定是作為一個數量性狀位點，主要控制番茄果實的形狀，作為植物生長抑制調節蛋白還負調控番茄葉片和花的生長發育[1]。擬南芥、水稻和番茄基因組中分別含有18、31和31個OFP轉錄因子家族成員，它們控制著植物生長發育的多個方面[3,5-6]。其中，多數在擬南芥瞬時原生質體表達系統中起到轉錄抑制的作用[3]；水稻中的31個具有不同的組織表達模式，且多數在種子發育階段表達量較高，暗示該家族成員可能參與調控水稻生長發育的多個過程，尤其是種子發育過程[6-8]。TALE（Three amino acid loop extension）蛋白家族是由3個氨基酸組成的典型環狀結構，此環狀結構可與其他蛋白分子發生特異性作用。酵母雙雜交試驗發現，擬南芥9個AtOFP蛋白可與TALE同源結構域蛋白相互作用[9]，其中，AtOFP1和AtOFP5可共同調控TALE同源結構域蛋白BLH1（BEL1-Like Homeodomain）的亞細胞定位模式，當和在本生煙葉片中共表達時，BLH1由細胞核被重新定位到細胞質內[9]。赤霉素的積累能夠在一定程度上恢復地上部組織長度變短的性狀，的過表達會抑制赤霉素合成基因的表達，從而使該性狀不能正常恢復[2,9]。另外，還能與DNA雙鏈斷裂修復相關基因相互作用，共同參與調控DNA雙鏈斷裂修復過程[10]。作為BLH1- KNAT3的負調節子在胚囊發育前期起作用，二者協同調控胚囊發育[11]，而AtOFP4可通過與KNAT7蛋白間的相互作用，參與調節植物次生細胞壁形成過程[12]。和能夠共同調節次生細胞壁形成過程所需的BLH6-KNAT7多蛋白復合體結構[13]。與番茄相反，缺失擬南芥發現，單獨敲除、、、、和，突變體并未出現生長缺陷，暗示以上基因具有功能冗余的特性[3]。上述研究表明，OFP蛋白可能通過直接或間接影響目的基因的轉錄調節過程，來調節植物的生長和發育。【本研究切入點】蘋果是最重要的全球性經濟作物之一，但蘋果基因家族未見相關報道，而蘋果基因組的測序完成為分析蘋果基因組序列中基因家族成員的相關信息提供了基礎[14]。【擬解決的關鍵問題】本研究通過生物信息學方法分析鑒定蘋果全基因組序列中的所有家族成員，從基因組水平上分析在蘋果中的基因數目、基因結構、染色體定位、系統進化關系和芯片表達譜模式；利用qRT-PCR技術進行組織表達模式及誘導表達分析，為進一步研究蘋果的生物學功能提供參考。

1 材料與方法

1.1 蘋果OFP基因家族成員鑒定

蘋果全基因組數據下載于植物基因組數據庫（plantGDB: http://www.plantgdb.org/），擬南芥基因序列和蛋白序列下載自TAIR（The Arabidopsis Information Resource，http://arabidopsis.org/）[15-17]。

首先利用蘋果全基因組序列，構建本地BLAST數據庫，以擬南芥OFP轉錄因子家族基因序列執行本地BLAST（1e-003）搜索；同時使用Pfam數據庫工具建立蘋果全基因組蛋白結構域模型，利用perl程序篩選含有OFP典型結構域（OVATE結構域，DUF623域）的蛋白序列[18-19]。合并上述兩部分結果，刪除重復基因，所得結果利用PFAM及NCBI-CDD工具進行蛋白結構預測[18-22]，刪除不含OVATE結構域的蛋白，同時手工剔出無完整讀碼框的序列。利用ExPASy網站（http://expasy.org/）對所有蘋果OFP蛋白氨基酸序列進行等電點、分子量預測等[22]。

1.2 蘋果OFP基因家族系統進化樹的構建

通過MUSCLE程序對擬南芥和蘋果OFP蛋白進行多序列比對，選取OVATE結構域序列，再使用MEGA5.0（http://megasoftware.net）程序采用鄰接法（Neighbor-Joining，NJ）生成的系統進化樹，校驗參數Bootstrap重復1 000次[23-24]。

1.3 蘋果OFP基因結構及染色體定位分析

利用perl程序解析蘋果基因組信息文件（assembly gff3 file），選取的染色體位置信息及基因結構信息，利用MapDraw工具進行染色體定位作圖，同時通過GSDS（http://gsds.cbi.pku.edu.cn/）工具進行基因外顯子-內含子結構作圖[25-27]。

1.4 蘋果OFP基因芯片表達譜分析

從EBI芯片數據庫中下載蘋果組織表達芯片數據，以蘋果s對蘋果探針序列進行BLAST比對，選取完全匹配探針代表該，搜索匹配探針代表的表達量，采用Cluster3.0進行芯片聚類，Java Treeview查看芯片聚類結果并作圖，進行基因組織表達分析。

1.5 ‘嘎拉’蘋果總RNA的提取和qRT-PCR分析

從2016年5月起，取栽種在山東農業大學園藝試驗站的5年生‘嘎拉’組培生根蘋果樹，取當年新生根、幼莖、新生葉、花（初花期）和花后30 d的幼果為材料，取樣后液氮冷凍，并置于-80℃超低溫冰箱保存，用于RNA提取。將‘嘎拉’蘋果組培苗進行生根處理，生長2周后將生根的組培苗分別用含有150 mmol?L-1NaCl和10% PEG6000的B5營養液進行水培處理，6 h后分別取根部和地上部樣品；高溫39℃和低溫4℃處理‘嘎拉’蘋果組培苗，6 h后取材，用液氮冷凍保存，用于qRT-PCR分析。

蘋果總RNA提取采用RNA plant plus Reagent試劑盒提取，通過瓊脂糖凝膠電泳檢測RNA完整性，使用Thermo Nano Drop 2000檢測RNA純度和濃度。用DNase I（TaKaRa）除去基因組DNA后，取1 μg RNA用于反轉錄合成cDNA第一鏈，反轉錄過程按照PrimeScript?RT reagent Kit With gDNA Eraser（TaKaRa）的操作說明進行，獲得的蘋果各種cDNA樣品在-20℃冰箱保存，備用。

qRT-PCR反應體系為：2×SYBR PCR mix 10 μL，上、下游引物（10 mmol?L-1）各1 μL，cDNA模板1 μL，ddH2O 7 μL，總體系為20 μL。qRT-PCR反應條件為：94℃ 1 min；94℃ 10 s，60℃ 10 s，72℃ 10 s，40個循環。每次循環第3步進行熒光采集。所有PCR反應都設3次重復。采用2-ΔΔCT法對數據進行定量分析，用Excel作圖。qRT-PCR試驗所需的引物通過Beacon Designer 8軟件設計，采用DNAMAN和Primer BLAST軟件驗證引物特異性。作為內參，試驗所用的引物見表1。所有引物由上海生工生物工程股份有限公司合成。

表1 qRT-PCR試驗的引物序列

2 結果

2.1 蘋果OFP基因家族成員鑒定

利用生物信息學方法，從蘋果全基因組中鑒定得到28個OFP轉錄因子家族成員，根據其染色體定位信息，對所有轉錄因子進行了系統編號，其中僅無匹配的染色體定位信息（表2）。通過PFAM及NCBI-CDD工具進行蛋白質結構分析，28個蘋果OFP蛋白均含有OVATE結構域。為能利用模式植物擬南芥已有的研究成果進行蘋果OFP蛋白的功能探索，隨后通過序列比對尋找了28個蘋果在擬南芥中的最高同源基因；蛋白質生化屬性分析發現，MdOFP蛋白長度在168 aa（MdOFP08和MdOFP13）—438 aa（MdOFP19）范圍內，平均蛋白長度298 aa，等電點在5.28（MdOFP24）—9.51（MdOFP04）（表2）。

表2 蘋果OFP基因家族信息

2.2 蘋果OFP基因家族系統進化及基因結構

為分析蘋果OFP蛋白間的系統進化關系，采用MEGA5.0軟件對28個的全長氨基酸序列進行多序列比對，構建了系統進化樹。如圖1所示，根據親緣關系遠近可將分為4組（A、B、C和D組），分別含有13、6、4和5個；在系統進化樹上發現了10對的步長值（bootstrap values）高達99%，用紅色陰影標記出來，也進一步說明該進化關系十分可靠（圖1左）。

通過對蘋果OFP家族成員的基因結構分析顯示，該家族基因結構相對簡單，外顯子的數量從1（17個，約占60.7%）到3（和），內含子子數目不高于2個，其中A組有10個成員不含有內含子（圖1右）。結果表明，蘋果OFP蛋白家族成員聚類關系較近的基因結構相對簡單保守，且具有相似的外顯子結構和長度。

圖1 蘋果OFP基因家族進化樹及基因結構

2.3 蘋果OFP基因家族染色體定位

根據蘋果OFP基因位置信息得到28個OFP基因在蘋果染色體上的定位圖，它們分布在蘋果17條染色體中的13條上，其中第12條染色體基因最多，含有6個成員，其次是第3和第11條染色體各有3個分布，而第7、8、14、15和17條染色體均僅有1個，第1、6、9和16條染色體上沒有的分布；其中3對基因（/、/及/）在染色體上緊密連鎖在一起，/和/的步長值達到99，而與分別屬于C組和B組。另外還存在6對串聯重復基因，分別是/、/、//、/和/（圖2）。

圖2 蘋果OFP基因家族成員在染色體上的位置

基因比對是一種相對快速且有效的方法，能夠幫助更好的理解基因組結構、功能和進化關系[28-30]。通過與已研究較清楚的模式植物擬南芥直接同源的基因進行比對就能推測出在蘋果中可能行使的功能。本研究對蘋果和擬南芥OFP基因家族成員組間重復區的同線性分析，結果揭示蘋果和擬南芥中最少10對/位于同線性基因組區域，分別是/、/、/、/、/、/、/、/、/、/（圖3）。

2.4 蘋果MdOFP在不同組織中的芯片表達譜

基因的組織表達模式能夠為研究基因功能提供重要的信息，為揭示蘋果OFP轉錄因子家族基因在蘋果組織中的表達情況，進而推測其可能在生長發育過程中所起的作用。根據EMBL-EBI（E-GEOD-42873和E-GEOD-51728）的基因芯片數據，能夠在蘋果不同組織（包括根、莖、葉、花、果實、種子及幼苗）中分析出蘋果的轉錄水平的表達量變化。在聚類圖中用紅色代表相對較高的表達水平，綠色表示基因表達相對較弱。結果表明，蘋果呈現出不同的組織表達模式，絕大多數蘋果在花、果實和葉子中表達量較高，而在根、莖、種子和幼苗期間表達量相對較低，說明這些基因可能在蘋果的營養生長時期和生殖生長時期發揮不同作用（圖4）。

圖3 蘋果和擬南芥OFP基因的同線性分析

2.5 蘋果MdOFP在不同組織和非生物脅迫下的表達

為分析蘋果在不同組織器官中的表達情況，隨機挑選了13個蘋果，其中A、B、C和D組分別選擇了8、3、1和1個基因。采用qRT-PCR技術對其在蘋果不同組織和非生物脅迫下的表達模式進行了檢測。如圖5所示，13個基因在所有檢測組織中均有不同程度的表達，除在根和莖中表達量最高，、、、、、、、和在根中的表達量也較高外，其他基因均在花和果實中表達量最高，這與芯片表達譜分析的結果一致（圖5）。

圖4 蘋果MdOFP在不同組織中的表達譜分析

鹽處理6h后，根部檢測到上調2.0倍的較多，包括、、、、和，其中表達量最高達到對照的5倍，而僅有受到PEG的誘導，另外，和的表達量經PEG處理后明顯下降（圖6-A）。不同的是，地上部組織無論是NaCl處理還是PEG處理，除、和分別受NaCl、PEG和NaCl誘導外，其他基因的表達量變化均有明顯的下調趨勢，其中、、和在兩種脅迫條件下都是明顯下調，和在鹽處理后表達量明顯下降，而和在PEG處理后呈現下調（圖6-B）。和在根部和地上部的表達變化均是NaCl處理明顯上調，、和的表達情況則相反；PEG處理后，在根部和地上部表現出不同的變化趨勢。

溫度脅迫后表達量分析表明，39℃高溫處理可以誘導、、、和的表達，其中表達量最高達到對照的4.53倍，和的表達量稍有下降。而經4℃低溫處理后，檢測到、、和表達量增加至對照的2.59—3.39倍，、和的表達下調明顯，其中和在兩種溫度脅迫條件下都明顯上調（圖7）。

圖5 MdOFP在蘋果不同組織中的表達分析

圖6 NaCl和PEG處理后蘋果MdOFP的表達分析

圖7 高溫和低溫處理后蘋果MdOFP的表達分析

3 討論

轉錄因子調節多種植物的生長和發育過程，包括分生組織功能和維持、側生器官特異性以及葉子發育和延伸，并在非生物脅迫復雜的信號調控網絡中發揮重要作用，因此，明確各轉錄因子基因在不同物種中的分布，確定各基因成員的組織表達和脅迫處理條件下的表達規律，將有助于探索基因的具體功能與脅迫響應調控的分子機理[31-33]。植物大部分生長和發育過程被認為是由于轉錄因子對細胞/組織/器官特異性的特殊基因的上調節或下調節作用調控。OFP基因家族是一種新型的植物特異性轉錄因子，在植物生長和發育過程中具有重要作用[2,10-13]。目前為止，蘋果OFP轉錄因子家族基因的相關研究甚少，而模式植物中該基因家族的研究則很普遍，說明研究植物基因組中OFP家族基因十分必要[3-6]。

本研究通過對蘋果全基因組中含有OVATE保守結構域的基因進行篩選，首次鑒定得到28個成員；依據MdOFP的蛋白質序列構建了系統進化樹，可將分為4組。根據的系統進化關系和序列相似性，鑒定出了一系列的串聯重復序列。在蘋果OFP轉錄因子家族成員間3對基因在染色體上緊密連鎖、6對串聯重復基因和10對/與擬南芥位于同線性基因組區域，表明基因家族可能通過串聯重復和片段重復來擴展，并且與擬南芥OFP轉錄因子家族成員間有較高的同源性。另外，的內含子-外顯子結構高度保守，但是通過SignalP、SMART和Pfam數據庫對MdOFPs蛋白質的基序進行分析發現，除了C末端高度保守的OVATE結構域，C末端還存在其他的保守基序和不同的基序，進一步說明雖多數MdOFP具有相似的蛋白保守結構域和功能冗余特性，但仍存在基序的多樣性，它們可能作為潛在的蛋白質-蛋白質間的相互作用結構域輔助OFP蛋白起轉錄因子的作用。

蘋果在不同組織中均有不同程度的表達，暗示著在不同發育過程和不同組織中可能發揮不同作用，與特定的基因表達調控有關，具體功能還有待進一步驗證。擬南芥中的已經有較多的生長發育過程中的功能驗證，根據進化關系，推測與擬南芥同緣關系較近的MdOFP會具有類似功能，但是前人研究結果多集中在AtOFP如何影響植物生長發育過程，對于參與脅迫響應的調控過程還報道較少。本研究表明蘋果受NaCl、PEG、高溫和低溫4種脅迫處理后，基因表達量有不同程度的變化差異，并且NaCl和PEG處理后根和地上部組織中的變化呈現脅迫響應的多樣性，暗示蘋果可能參與非生物脅迫過程中的脅迫響應途徑，具體的脅迫響應調節功能有待后續進行遺傳轉化等功能驗證。蘋果OFP轉錄因子家族如何調控蘋果的生長發育過程，如何參與對逆境脅迫的響應等或將成為今后基因功能研究的重點與熱點問題。

4 結論

本研究利用生物信息學方法對蘋果OFP基因家族進行全基因組鑒定，共篩選獲得28個家族基因，可分為4組；染色體定位發現，第1、6、9和16號染色體沒有分布，其他的13條染色體上均有，分布密度不同；不同組織表達模式具有一定的時空特異性；另外，不同程度地響應鹽、干旱和溫度脅迫，推測可能參與調控蘋果的鹽、干旱與溫度逆境響應過程。

[1] LIU J, VAN ECK J, CONG B, TANKSLEY S D. A new class of regulatory genes underlying the cause of pear-shaped tomato fruit., 2002, 99: 13302-13306.

[2] WANG S, CHANG Y, GUO J, CHEN J G.Ovate Family Protein 1 is a transcriptional repressor that suppresses cell elongation., 2007, 50: 858-872.

[3] WANG S, CHANG Y, GUO J, ZENG Q, ELLIS B E, CHEN J G.ovate family proteins, a novel transcriptional repressor family, control multiple aspects of plant growth and development., 2011, 6: e23896.

[4] 江成. 光皮樺基因的克隆及其功能研究[D]. 杭州: 浙江農林大學, 2014.

JIANG C. Isolation and functional analysis ofgenes in[D]. Hangzhou: Zhejiang A & F University, 2014. (in Chinese)

[5] HUANG Z, VAN HOUTEN J, GONZALEZ G, XIAO H, VAN DER KNAAP E. Genome-wide identification, phylogeny and expression analysis of SUN, OFP and YABBY gene family in tomato., 2013, 288: 111-129.

[6] YU H, JIANG W, LIU Q, ZHANG H, PIAO M, CHEN Z, BIAN M. Expression pattern and subcellular localization of the ovate protein family in rice., 2015, 10: e0118966.

[7] 于慧. 水稻OsOFP轉錄因子家族基因克隆與功能分析[D]. 吉林: 吉林大學, 2015.

YU H. Gene cloning and functional analysis of the OsOFP transcription factor in rice [D]. Jilin: Jilin University, 2015. (in Chinese)

[8] 林冰. 水稻OFP1與OFP2的轉基因功能研究[D]. 江蘇: 揚州大學, 2011.

LIN B. Functional analysis of theandgene in rice [D]. Jiangsu: Yangzhou University, 2011. (in Chinese)

[9] HACKBUSCH J, RICHTER K, MULLER J, SALAMINI F, UHRIG J F. A central role ofovate family proteins in networking and subcellular localization of 3-aa loop extension homeodomain proteins., 2005, 102: 4908-4912.

[10] WANG Y K, CHANG W C, LIU P F, HSIAO M K, LIN C T, LIN S MPAN R L. Ovate family protein 1 as a plant Ku70 interacting protein involving in DNA double-strand break repair., 2010, 74(4/5): 453-466.

[11] PAGNUSSAT G C, YU H J, SUNDARESAN V. Cell-fate switch of synergid to egg cell ineostre mutant embryo sacs arises from misexpression of the BEL1-like homeodomain gene BLH1., 2007, 19: 3578-3592.

[12] LI E, WANG S, LIU Y, CHEN J G, DOUGLAS C J. OVATE FAMILY PROTEIN4 (OFP4) interaction with KNAT7 regulates secondary cell wall formation in.ournal, 2011, 67: 328-341.

[13] LIU Y, DOUGLAS C J. A role for OVATE FAMILY PROTEIN1 (OFP1) and OFP4 in a BLH6-KNAT7 multi-protein complex regulating secondary cell wall formation in., 2015, 10(7): e1033126.

[14] VELASCO R, ZHARKIKH A, AFFOURTIT J, DHINGRA A, CESTARO A,. The genome of the domesticated apple (Borkh.)., 2010, 42: 833-839.

[15] DUVICK J, FU A, MUPPIRALA U, SABHARWAL M, WILKERSON M D, LAWRENCE CJ, LUSHBOUGH C, BRENDEL V. PlantGDB: a resource for comparative plant genomics., 2008, 36: D959-965.

[16] POOLE R L. The TAIR database.2007, 406: 179-212.

[17] ZHANG S Z, CHEN G H, LIU Y K, CHEN H, YANG G D, YUAN X W, JIANG Z S, SHU H R. Apple gene function and gene family database: an integrated bioinformatics database for apple research., 2013, 70: 199-206.

[18] XU Q, DUNBRACK R L. Assignment of protein sequences to existing domain and family classification systems: Pfam and the PDB.,2012, 28(21): 2763-2772.

[19] 王小非, 劉鑫, 蘇玲, 孫永江, 張世忠, 郝玉金, 由春香. 番茄LBD基因家族的全基因組序列鑒定及其進化和表達分析. 中國農業科學, 2013, 46(12): 2501-2513.

WANG X F, LIU X, SU L, SUN Y J, ZHANG S Z, HAO Y J, YOU C X. Identification, evolution and expression analysis of the LBD gene family in tomato., 2013, 46(12): 2501-2513. (in Chinese)

[20] MARCHLER-BAUER A, ZHENG C, CHITSAZ F, DERBYSHIRE M K, GEER L Y, GEER R C, GONZALES N R, GWADZ M, HURWITZ D I, LANCZYCKI C J. CDD: conserved domains and protein three-dimensional structure., 2012, 30(1): 281-283.

[21] FINN R D, BATEMAN A, CLEMENTS J, COGGILL P, EBERHARDT R Y, EDDY S R, HEGER A, HETHERINGTON K, HOLM L, MISTRY J, SONNHAMMER E L, TATE J, PUNTA M. Pfam: the protein families database.2014, 42: D222-230.

[22] ARTIMO P, JONNALAGEDDA M, ARNOLD K, BARATIN D, CSARDI G, DE CASTRO E, DUVAUD S, FLEGEL V, FORTIER A, GASTEIGER E. ExPASy: SIB bioinformatics resource portal.2012, 40: W597-603.

[23] EDGAR R C. MUSCLE: a multiple sequence alignment method with reduced time and space complexity.2004, 5: 113.

[24] TAMURA K, PETERSON D, PETERSON N, STECHER G, NEI M, KUMAR S. MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods.2011, 28(10): 2731-2739.

[25] LIU R H, MENG J L. MapDraw: A microsoft excel macro for drawing genetic linkage maps based on given genetic linkage data., 2003, 25(3): 317-321.

[26] GUO A Y, ZHU Q H, CHEN X, LUO J C. GSDS: a gene structure display server., 2007, 29(8): 1023-1026.

[27] KRZYWINSKI M, SCHEIN J, BIROL I, CONNORS J, GASCOYNE R, HORSMAN D, JONES S J, MARRA M A. Circos: An information aesthetic for comparative genomics., 2009, 19: 1639-1645.

[28] LYONS E, PEDERSEN B, KANE J, ALAM M, MING R, TANG H, WANG X, BOWERS J, PATERSON A, LISCH D, FREELING M. Finding and comparing syntenic regions amongand the outgroups papaya, poplar, and grape: CoGe with rosids.ogy, 2008, 148(4): 1772-1781.

[29] LIBRADO P, ROZAS J. DnaSP v5: A software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data., 2009, 25: 1451-1452.

[30] ROZAS J. DNA sequence polymorphism analysis using DnaSP., 2009, 537: 337-350.

[31] VALLIYODAN B, NGUYEN H T. Understanding regulatory networks and engineering for enhanced drought tolerance in plants., 2006, 9: 189-195.

[32] PIERIK R, TEATERINK C. The art of being flexible: how to escape from shade, salt, and drought., 2014, 166: 5-22.

[33] XU Z Z, ZHOU G S, SHIMIZU H. Plant responses to drought and rewatering., 2010, 5(6): 649-654.

（責任編輯 趙伶俐）

Identification and Expression Analysis under Abiotic Stresses of OFP Gene Family in Apple

XU RuiRui1,2, LI Rui2, WANG XiaoFei2, HAO YuJin2

(1College of Biological and Agricultural Engineering, Weifang University/Key Laboratory of Biochemistry and Molecular Biology in Universities of Shandong, Weifang 261061, Shandong;2College of Horticulture Science and Technology, Shandong Agricultural University/National Research Center for Apple Engineering and Technology, Tai’an 271018, Shandong)

【Objective】Identification of the OFP (OVATE family protein) genes from apple genome and analysis of gene characteristic, tissue expression pattern and response to abiotic stresses of OFP family genes in apple will be useful to the functional analysis of plant OFP genes. 【Method】 Based on apple genome database, the OFP gene family members were identified and the genes were analyzed using bioinformatics methods. A phylogenetic tree was created using the MEGA5.0 program. Gene structure and chromosomes location were carried out by MapDraw and GSDS separately. Expression pattern analysis of OFP genes in different tissues was done based on the existing microarray database and qRT-PCR. The expression of 13genes was also analyzed under various stress conditions using qRT-PCR. 【Result】A total of 28 OFP genes was systematically identified from apple genome and classified into 4 groups including 13, 6, 4 and 5 members according to the gene structure and conserved domain phylogeny relationship. All OFP genes are distributed on 13 apple chromosomes with the largest number sixon Chr12, suggesting that they have an extensive distribution on the apple chromosomes. Most of the OFP genes have distinctive expression patterns in tissues and response to NaCl and PEG treatment stresses in root and shoot, respectively.andwere up-regulated obviously in root and shoot, while,andhave opposite expression pattern in root and shoot under NaCl stress. Temperature stresses significantly regulate the expression ofand the expression ofandwere significantly increased after high temperature and low temperature stresses. 【Conclusion】 Twenty-eight OFP genes in apple were identified by genome-wide screening. They are classified into four groups and distributed on 13 chromosomes with different tissue patterns and different stress response patterns. These results will be helpful to the functional analysis of OFP genes in apple.

apple; OFP gene family; phylogeny analysis; stress; gene expression

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.10.014

2017-09-20；

2017-12-07

國家自然科學基金青年基金（31400225）、濰坊市科學技術發展計劃（2016GX010）

許瑞瑞，Tel：0536-8785288；E-mail：xuruirui2006@163.com。通信作者許瑞瑞。通信作者郝玉金，Tel：0538-8246692；E-mail：haoyujin@sdau.edu.cn