紫花苜蓿FBA基因家族成员的鉴定与分析

doi:10.11686/cyxb2023373

草业学报 ›› 2024, Vol. 33 ›› Issue (9): 81-93.DOI: 10.11686/cyxb2023373

紫花苜蓿FBA基因家族成员的鉴定与分析

王晓彤¹(), 李小红¹, 麻旭霞¹, 蔡文祺¹, 冯学丽¹, 李淑霞¹^,²^,³()

^1.宁夏大学林业与草业学院，宁夏银川 750021
^2.宁夏大学宁夏草牧业工程技术研究中心，宁夏银川 750021
^3.宁夏大学农业农村部饲草高效生产模式创新重点实验室，宁夏银川 750021

收稿日期:2023-10-09 修回日期:2023-12-27 出版日期:2024-09-20 发布日期:2024-06-20
通讯作者: 李淑霞
作者简介:E-mail： lishuxia620@163.com
王晓彤（2000-），女，辽宁盖州人，在读硕士。E-mail： 2111511775@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金(32101426);宁夏自然科学基金(2023AAC05019)

Identification and analysis of members of the FBA gene family in alfalfa

Xiao-tong WANG¹(), Xiao-hong LI¹, Xu-xia MA¹, Wen-qi CAI¹, Xue-li FENG¹, Shu-xia LI¹^,²^,³()

^1.College of Forestry and Prataculture，Ningxia University，Yinchuan 750021，China
^2.Ningxia Grassland and Animal Husbandry Engineering Technology Research Center of Ningxia University，Yinchuan 750021，China
^3.Key Laboratory for Model Innovation in Forage Production Efficiency，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Ningxia University，Yinchuan 750021，China

Received:2023-10-09 Revised:2023-12-27 Online:2024-09-20 Published:2024-06-20
Contact: Shu-xia LI

摘要/Abstract

摘要：

果糖-1，6-二磷酸醛缩酶（FBA）是糖酵解、糖异生和卡尔文循环中的关键酶，在调控植物生长发育和非生物胁迫中发挥重要作用。本研究利用生物信息学方法在全基因组水平对紫花苜蓿FBA基因家族进行了鉴定，并对其理化性质、系统进化关系、染色体定位、基因结构特征、启动子顺式作用元件和基因表达模式进行了分析。研究结果表明，紫花苜蓿中有11个MsFBA基因，分布于1、4、5、7、8号染色体和contig633end上。理化性质分析结果表明，MsFBAs编码111~437个氨基酸，预测都为亲水性蛋白。系统进化关系分析表明，MsFBA家族蛋白被分为2个亚家族，MsFBA蛋白在不同物种间保守性较高。紫花苜蓿与拟南芥和蒺藜苜蓿FBAs之间的共线性分析结果显示，紫花苜蓿与蒺藜苜蓿之间的同源性更高。启动子顺式作用元件预测结果表明， MsFBAs启动子区域存在很多植物激素响应元件和非生物胁迫响应元件。对MsFBA基因在不同组织和非生物胁迫下的表达模式分析表明，MsFBAs在地上组织中的表达量明显高于地下组织，具有组织表达特异性；MsFBA基因的表达受低温、脱落酸、干旱、盐胁迫的诱导，说明MsFBAs在调控非生物胁迫方面具有重要作用。本研究可为进一步研究紫花苜蓿FBA基因的功能提供理论支撑。

关键词: 紫花苜蓿, FBA基因家族, 生物信息学, 生长发育, 非生物胁迫

Abstract:

Fructose-1，6-bisphosphate aldolase （FBA） is a key enzyme in glycolysis， gluconeogenesis， and the Calvin cycle， and plays an important role in the regulation of plant growth and development and abiotic stresses. In this study， the alfalfa （Medicago sativa） FBA gene family was identified at the genome-wide level using bioinformatics methods and analysed for physicochemical properties， phylogenetic relationships， chromosomal localization， gene structural features， promoter cis-acting elements and gene expression patterns. The results showed that there were 11 MsFBA genes in alfalfa， distributed on chromosomes 1， 4， 5， 7， 8 and contig633end. Analysis of physicochemical properties showed that MsFBAs encoded for between 111 and 437 amino acids； all of these proteins were predicted to be hydrophilic. Phylogenetic relationship analysis showed that MsFBA family proteins were classified into two subfamilies， and MsFBAs were highly conserved among different species. The results of collinear correlations between alfalfa， Arabidopsis thaliana and Medicago truncatulaFBAs showed higher homology between alfalfa and M. truncatula. The results of promoter cis-acting element prediction showed that many phytohormone-responsive elements and abiotic stress-responsive elements existed in the promoter region of MsFBAs. Analysis of the expression pattern of MsFBAs in different tissues and abiotic stresses showed that the expression of MsFBAs in aboveground tissues was significantly higher than that in belowground tissues， which was tissue-specific； the expression of MsFBAs was induced by low temperature， abscisic acid， drought， and salt stress， which indicated that MsFBAs have an important role in the regulation of abiotic stresses. This study provides initial data to support ongoing research on the function of FBA genes in alfalfa.

Key words: alfalfa, FBA gene family, bioinformatics, growth and development, abiotic stress

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图/表 10

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基因登录号 Gene ID	基因名 Gene name	染色体号 Chromosome number	氨基酸长度 Amino acid length （aa）	分子质量 Molecular weight （MW， Da）	等电点 pI	总平均亲水性 GRAVY	不稳定系数 Instability index （Ⅱ）	跨膜结构域数目 Number of transmembrane helices	亚细胞定位 Subcellular localization
MsG0180003404.01.T01	MsFBA1	Chr1	333	35812.29	8.35	-0.083	33.89	0	细胞质Cytoplasm
MsG0180005906.01.T01	MsFBA2	Chr1	387	42396.99	7.68	-0.315	41.72	0	叶绿体Chloroplast
MsG0480021327.01.T01	MsFBA3	Chr4	400	43179.18	6.86	-0.131	36.27	0	叶绿体Chloroplast
MsG0480021331.01.T01	MsFBA4	Chr4	398	43036.90	6.39	-0.139	36.93	0	叶绿体Chloroplast
MsG0580028117.01.T01	MsFBA5	Chr5	437	46728.29	5.54	-0.115	28.23	0	细胞质Cytoplasm
MsG0580028118.01.T01	MsFBA6	Chr5	364	39003.51	6.05	-0.071	29.82	0	细胞质Cytoplasm
MsG0780041081.01.T01	MsFBA7	Chr7	358	38635.98	6.56	-0.236	31.16	0	细胞质Cytoplasm
MsG0780041082.01.T01	MsFBA8	Chr7	358	38560.96	6.63	-0.221	32.19	0	细胞质Cytoplasm
MsG0880047090.01.T01	MsFBA9	Chr8	111	11971.70	9.52	-0.132	48.21	0	细胞质Cytoplasm
MsG0880047091.01.T01	MsFBA10	Chr8	211	23009.69	8.60	-0.006	32.72	1	胞外Extracellular
MsG0080049045.01.T01	MsFBA11	contig633end	358	38332.81	7.00	-0.153	32.62	0	细胞质Cytoplasm

基因登录号 Gene ID	基因名 Gene name	染色体号 Chromosome number	氨基酸长度 Amino acid length （aa）	分子质量 Molecular weight （MW， Da）	等电点 pI	总平均亲水性 GRAVY	不稳定系数 Instability index （Ⅱ）	跨膜结构域数目 Number of transmembrane helices	亚细胞定位 Subcellular localization
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基因登录号 Gene ID	基因名 Gene name	蛋白质 Protein	α-螺旋 Alpha helix	β-转角 Beta turn	延伸链 Extended strand	无规则卷曲 Random coil
MsG0180003404.01.T01	MsFBA1	MsFBA1	52.25	6.61	13.51	27.63
MsG0180005906.01.T01	MsFBA2	MsFBA2	50.13	6.98	12.40	30.49
MsG0480021327.01.T01	MsFBA3	MsFBA3	47.50	6.75	13.00	32.75
MsG0480021331.01.T01	MsFBA4	MsFBA4	50.25	5.53	12.56	31.66
MsG0580028117.01.T01	MsFBA5	MsFBA5	49.89	6.18	14.65	29.29
MsG0580028118.01.T01	MsFBA6	MsFBA6	51.92	6.59	12.64	28.85
MsG0780041081.01.T01	MsFBA7	MsFBA7	50.84	7.54	14.80	26.82
MsG0780041082.01.T01	MsFBA8	MsFBA8	47.77	8.66	14.11	29.47
MsG0880047090.01.T01	MsFBA9	MsFBA9	56.76	1.80	10.81	30.63
MsG0880047091.01.T01	MsFBA10	MsFBA10	52.61	7.58	13.74	26.07
MsG0080049045.01.T01	MsFBA11	MsFBA11	51.68	6.70	13.69	27.93

基因登录号 Gene ID	基因名 Gene name	蛋白质 Protein	α-螺旋 Alpha helix	β-转角 Beta turn	延伸链 Extended strand	无规则卷曲 Random coil
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紫花苜蓿FBA基因家族成员的鉴定与分析

Identification and analysis of members of the FBA gene family in alfalfa

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图/表 10

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