柳树中SnRK基因家族的全基因组鉴定及非生物胁迫条件下的表达分析

《BMC Plant Biology》：Genome-wide identification of the SnRK gene family in willow and expression analysis under abiotic stress

　　

摘要

背景

干旱和氮沉降对北方地区的植物生长有着显著影响。碳代谢与氮代谢之间的平衡对于植物适应全球环境变化至关重要。Salix gordejevii广泛分布于北方温带地区，具有生长迅速且适应性强的特点。然而，其适应干旱和氮沉降的分子机制至今仍不明确。蔗糖非发酵1相关蛋白激酶（SnRKs）是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，它们在植物的碳氮代谢以及应对非生物胁迫过程中起着重要作用。我们假设SnRK基因家族对柳树适应干旱和氮沉降至关重要，其进化特征和结构特征与其应激反应表达模式密切相关。

研究结果

共鉴定出43个SpSnRK基因，这些基因被分为三个亚家族：SpSnRK1（2个成员）、SpSnRK2（11个成员）和SpSnRK3（30个成员）。这些基因在基因组中的分布并不均匀，其中37个基因同时包含编码区和非编码区，而6个基因仅包含编码区。大多数SpSnRK蛋白被认为定位于细胞质中。SpSnRK基因的启动子区域含有大量应激和激素响应的顺式作用元件。此外，还在四种处理条件下（对照、干旱、氮沉降以及干旱和氮沉降共同作用）分析了叶片和根系中SnRK基因的表达谱。分析结果显示，在干旱或氮沉降条件下，根系中检测到更多响应性的SgSnRK基因；而在干旱和氮沉降共同作用下，叶片中响应性的SgSnRK基因数量显著增加。

结论

柳树中的SnRK基因家族由三个结构不同的亚家族组成，且在不同染色体上的分布也不均匀。这些基因在多种应激信号通路中发挥着关键作用。此外，它们在应对干旱和氮沉降时的表达具有组织特异性，并且会随着应激类型的不同而有所差异。这些发现为进一步探究与SnRK相关的非生物胁迫响应的分子机制提供了依据。