摘要：Trihelix转录因子家族在植物生长发育及抵御各种逆境胁迫中发挥重要作用，因其在DNA结构域含有3个串联的螺旋结构而得名，但目前基于高粱全基因组水平鉴定和分析该基因家族的研究并未见相关报道。本文利用生物信息学的方法鉴定出在高粱中含有15个该家族基因，且对其序列特征、基因结构、共线性、染色体与亚细胞定位、表达特征的研究进行了详细综述。结果表明，Trihelix转录因子在高粱的花药、早期花序、25DAP胚芽、25DAP胚乳、20天叶片A、20天叶片B、雌蕊、10DAP种子、5DAP种子均有表达，但每个基因的表达水平有所差异。同时，研究发现高粱的Trihelix转录因子具有很好的共线性，保守性较好，并且在染色体上分布均匀，很少有聚集现象。高粱中的大多数Trihelix转录因子内含子数目较多，表明该家族基因可能在高粱中发生了进化。同时研究表明绝大多数高粱Trihelix转录因子定位到亚细胞中。

关键词：高粱 ；Trihelix转录因子； 生物信息学

Molecular Characterization and Expression Pattern of the Trihelix Transcription Factor in Sorghum bicolor

Abstract: Trihelix transcription factors play important roles in plant growth and stress resistance. Trihelix transcription factors were named because of their DNA structure domain containing three tandem helical structures. In addition, there is no report about sorghum trihelix family genes. In this paper, a total of 15 trihelix genes were identified by using bioinformatics methods, and we further investigate sequence features, gene structure, collinearity, chromosome position, subcellular localization, expression and evolutionary pattern in detail. The results showed that the early Trihelix transcription factors in the anther of sorghum, inflorescence, 25 dap germ, 25 dap endosperm, 20 days of blade, pistil, 10, 20 days of leaf B dap seeds, 5 dap seeds are expressed, but there is obvious difference between the expression level of each gene. At the same time, the study found that Trihelix transcription factor has the very good collinearity, conservative, and distributed evenly on the chromosomes in the sorghum. Most of the sorghum Trihelix transcription factor introns number is more, showing that the pergence between SbTH homologous genes may happen in sorghum. In this paper, the preliminary research provides us for the evolution characteristics of sorghum Trihelix transcription factors, chromosome distribution, expression and subcellular localization. This is a basis of further functionally studying trihelix transcription factors in plant species.

Key words: Sorghum; Trihelix transcription factors; Bioinformatics

目    录

摘要 2

关键词 2

引言 3

1. 材料与方法 4

1.1 物种选择与序列下载 4

1.2 高粱Trihelix家族基因的染色体定位分析 4

1.3 高粱Trihelix家族基因的微共线性分析 4

1.4 高粱Trihelix家族基因的结构分析 5

1.5 高粱Trihelix家族蛋白的亚细胞定位分析 5

1.6 高粱Trihelix家族基因的表达情况分析 5

2. 结果与分析 5

2.1 高粱Trihelix家族基因的鉴定 5

2.2 高粱Trihelix家族基因的染色体定位情况 6

2.3 高粱Trihelix家族基因的微共线性关系 7

2.4 高粱Trihelix家族蛋白基因的结构特征 8

2.5 高粱Trihelix家族蛋白的亚细胞定位特性 9

2.6 高粱Trihelix家族成员在转录水平上的表达规律 10

3. 讨论与结论 12

参考文献 14

附录 15

致谢 18

高粱Trihelix转录因子的分子特征与表达分析

引言

Trihelix家族蛋白是一类最新发现的转录因子，在植物响应盐、干旱和冷胁迫等非生物胁迫过程中具有重要作用[1-3]。根据结构差异，Trihelix蛋白家族被分为5个亚类群，即GTγ、GT-1、SIP1、GT-2和SH4。自从首个Trihelix转录因子基因被克隆以来，在豌豆（Pisum sativum）、大豆、烟草等物种中也有部分成员被鉴定。基于一些物种部分Trihelix转录因子研究，不难看出，这些Trihelix转录因子具有相似蛋白功能结构域。随着测序技术发展，越来越多物种全基因组被测序，这为在整个基因组水平上鉴定Trihelix转录因子基因提供了便捷。最近，在拟南芥、水稻和番茄等物种中，已经鉴定了Trihelix家族转录因子的所有成员，并对这些物种Trihelix蛋白的保守基序、功能结构域以及进化特征进行了详细剖析。基于全基因组水平研究结果，可推知Trihelix转录因子家族在DNA结合域含有3个串联的螺旋结构，该功能结构域具有高度的保守性，且在进化过程中有了适应性变化[10-12]。