干旱脅迫下野生大豆ABC轉運蛋白轉錄組測序分析

張小芳 喬亞科 王冰冰 徐 燕 張 鍇 李桂蘭

(河北科技師范學院農學與生物科技學院,河北秦皇島 066600)

野生大豆(Glycine soja)是栽培大豆的近緣野生種[1]。研究表明,野生大豆中攜帶著特有的新基因[2],而栽培大豆在人工馴化過程丟失了許多與環境適應相關的重要基因,包括一些與抗逆相關的基因[3]。因此對野生大豆抗逆基因的挖掘具有重要意義。

三磷酸腺苷結合盒(ATP-binding cassette, ABC)跨膜轉運蛋白是植物細胞膜蛋白的重要組成成分,參與植物激素運輸、氣孔調節、次生代謝物的運輸以及響應環境脅迫等過程[4]。最初人們對ABC 轉運蛋白家族的研究多集中于多藥耐藥性研究[5-6],隨著對ABC轉運蛋白家族的進一步研究發現,植物中任何特定的生理過程都至少需要1 個ABC 轉運蛋白[7],因此對植物ABC 轉運蛋白的研究具有重要意義。

近年來,已有關于植物ABC 轉運蛋白家族的結構和轉運機制的研究報道[8-10],除對擬南芥[11]、水稻[12]的ABC 轉運蛋白家族進行整體研究外,在鐵皮石斛[13]、葡萄[14]和黃瓜[15]等中也開展了部分基因的研究,鑒定的ABC 轉運蛋白主要在ABCB、ABCC 和ABCG 家族[16-19]中。目前大豆的基因組已經完成測序,但關于豆科ABC 轉運蛋白各家族相關基因的研究尚鮮見報道[20-21]。

隨著高通量轉錄組測序技術的發展,利用生物信息學對轉錄組測序的深入挖掘已成為研究重點[22-25],目前,已有多種具有特定功能的大豆或野生大豆基因被挖掘與利用[26-29]。本研究以抗旱性較強的野生大豆永46 為試驗材料,對其轉錄組測序結果進行功能注釋后,以ABC 轉運蛋白為關鍵詞進行篩選,對獲得的ABC 轉運蛋白進行多角度分析,探討ABC 轉運蛋白家族與干旱之間的關系,以期為ABC 轉運蛋白家族基因的挖掘和利用提供一定的理論依據。……