燕麦sHSP基因家族的鉴定及其响应高温及老化的表达分析

马圆; 刘欢; 赵桂琴; 王敬龙; 张然; 姚瑞瑞; 《草业学报 》 2024 北大核心 CSCD

摘要：小热激蛋白（sHSPs）是植物体中普遍存在的由核基因编码的一类蛋白，具有保守的ACD结构域，能够在高温、干旱以及老化等胁迫刺激中发挥重要作用。本研究利用生物信息学方法在燕麦基因组中鉴定得到24个HSP20(AsHSP20.1～AsHSP20.24)基因，并对AsHSP20家族成员的理化性质、蛋白结构、亚细胞定位、系统进化、保守基序和保守结构域、基因染色体位置以及响应高温及老化基因的表达等进行系统分析。研究发现AsHSP20基因分布在17条染色体上。编码氨基酸数目136～529 aa，分子量大小14.9～58.1 kDa，理论等电点5.30～8.79。HSP20成员多定位在核、胞质和叶绿体上，部分定位在质膜、线粒体、过氧化物酶体以及胞外。蛋白质二级结构和三级结构分析表明AsHSP20成员确定有β-折叠结构。根据保守基序组成与系统发育关系分析，AsHSP20基因家族被分为11个亚组，同一亚组成员之间具有相似或相同的保守基序，表明这些蛋白之间具有功能的相似性。进一步分析自然老化和人工老化处理下AsHSP20基因的表达情况，结果表明AsHSP20.20、AsHSP20.24基因在自然老化处理与人工老化处理下共同下调表达，推测AsHSP20.20和AsHSP20.24在两种老化方法下共同参与调控燕麦种子活力降低的过程，可作为燕麦种子寿命及抗老化种质育种研究的候选基因。研究为AsHSP20基因家族在燕麦种质老化过程中的调控机制提供了有价值的信息，也为进一步探究燕麦HSP20基因的功能及种子抗衰老分子机制提供了理论支撑。

关键词： 燕麦 种子老化 HSP20基因家族 系统进化 表达分析