Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Thông tin về nguồn gốc và sự mở rộng tiến hóa của họ gen BBX
Tóm tắt
Các protein B-box là một lớp yếu tố phiên mã ngón kẽm và đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết sự phát triển, tăng trưởng và phản ứng với stress ở thực vật. Tuy nhiên, nguồn gốc và mô hình mở rộng của chúng trong thực vật vẫn còn rất mơ hồ. Trong nghiên cứu này, 208 gen B-box đã được xác định trong 18 loài thực vật, và phân tích phát sinh chủng loại đã chia chúng thành năm nhóm cấu trúc. Tiếp theo, phân tích trình tự bao gồm điểm isoelectric lý thuyết, chỉ số không ổn định và chỉ số aliphatic cho thấy sự biến đổi lớn của gen B-box ở các loài khác nhau. Phân tích toàn bộ bộ gen đa loài của chúng tôi tiết lộ rằng nhóm cấu trúc III và IV trong họ gen BBX ở thực vật có nguồn gốc sớm nhất (Rhodophyta) và đã được mở rộng đáng kể ở các thực vật trên cạn, trong khi ba nhóm cấu trúc còn lại (I, II và V) dường như có nguồn gốc ít nhất từ tổ tiên chung gần đây nhất của các thực vật trên cạn. Hơn nữa, việc sao chép toàn bộ bộ gen (WGD) là yếu tố chính thúc đẩy sự mở rộng của họ gen B-box (28 cặp gen, 65,12%), tiếp theo là sao chép đoạn, có xu hướng có nhiều intron hơn và chịu sự chọn lọc tinh vi hơn. Chúng tôi cũng đã phân tích sự khác biệt trình tự giữa các miền B-box để đề xuất một mô hình tiến hóa mới cho miền B-box. Những phân tích này cung cấp cái nhìn mới cho việc hiểu nguồn gốc và tiến hóa của họ gen B-box.
Từ khóa
#B-box protein #họ gen BBX #thực vật #phân tích trình tự #nguồn gốc tiến hóa #sao chép bộ gen.Tài liệu tham khảo
Chen C, Chen H, Zhang Y, Thomas HR, Frank MH, He Y, Xia R (2020) TBtools: an integrative toolkit developed for interactive analyses of big biological data. Mol Plant 13:1194–1202. https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.06.009
Crocco CD, Botto JF (2013) BBX proteins in green plants: insights into their evolution, structure, feature and functional diversification. Gene 531:44–52. https://doi.org/10.1016/j.gene.2013.08.037
Crocco C, Holm M, Yanovsky MJ, Botto JF (2010) AtBBX21 and COP1 genetically interact in the regulation of shade avoidance. Plant J 64:551–562
Crocco CD, Holm M, Yanovsky MJ, Botto JF (2011) Function of B-BOX under shade. Plant Signal Behav 6:101–104. https://doi.org/10.4161/psb.6.1.14185
Ding L et al (2018) Two B-box domain proteins, BBX18 and BBX23, interact with ELF3 and regulate thermomorphogenesis in arabidopsis. Cell Rep 25:1718-1728 e1714. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.10.060
Gangappa SN, Botto JF (2014) The BBX family of plant transcription factors. Trends Plant Sci 19:460–470
Huang J, Zhao X, Weng X, Wang L, Xie W, Phan LS (2012) The Rice B-box zinc finger gene family: genomic identification, characterization, expression profiling and diurnal analysis. PLoS ONE 7:e48242
Huang W, Xian Z, Kang X, Tang N, Li Z (2015) Genome-wide identification, phylogeny and expression analysis of GRAS gene family in tomato. BMC Plant Biol 15:209
Kenrick P, Crane PR (1997) The origin and early evolution of plants on land. Nature 389:33–39
Khanna R, Kronmiller B, Maszle DR, Coupland G, Holm M, Mizuno T, Wu SH (2009) The Arabidopsis B-box zinc finger family. Plant Cell 21:3416–3420. https://doi.org/10.1105/tpc.109.069088
Lin F et al (2018) B-BOX DOMAIN PROTEIN28 negatively regulates photomorphogenesis by repressing the activity of transcription factor HY5 and undergoes COP1-mediated degradation. Plant Cell 30:2006–2019. https://doi.org/10.1105/tpc.18.00226
Liu X, Widmer A (2014) Genome-wide comparative analysis of the gras gene family in populus arabidopsis and rice. Plant Mol Biol Rep 32:1129–1145. https://doi.org/10.1007/s11105-014-0721-5
Liu B, Sun Y, Xue J, Jia X, Li R (2018) Genome-wide characterization and expression analysis of GRAS gene family in pepper (Capsicum annuum L.). PeerJ 6:e4796. https://doi.org/10.7717/peerj.4796
Massiah MA, Matts JA, Short KM, Simmons BN, Singireddy S, Yi Z, Cox TC (2007) Solution structure of the MID1 B-box2 CHC(D/C)C(2)H(2) zinc-binding domain: insights into an evolutionarily conserved RING fold. J Mol Biol 369:1–10. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2007.03.017
Onouchi H, Igeño MI, Périlleux C, Coupland GG (2000) Mutagenesis of plants overexpressing CONSTANS demonstrates novel interactions among Arabidopsis flowering-time genes. Plant Cell Online 12:885–900
Qiu Y-L et al (2006) The deepest divergences in land plants inferred from phylogenomic evidence. Proc Natl Acad Sci USA 103:15511–15516
Quan SW et al (2019) Genome-wide identification classification, expression and duplication analysis of GRAS Family Genes in Juglans Regia L. Sci Rep 9:11643–11643
Samach A (2000) Distinct roles of CONSTANS target genes in reproductive development of arabidopsis. Science 288:1613–1616
Soitamo AJ, Piippo M, Allahverdiyeva Y, Battchikova N, Aro EM (2008) Light has a specific role in modulating Arabidopsis gene expression at low temperature. BMC Plant Biol 8:13. https://doi.org/10.1186/1471-2229-8-13
Song X et al (2020) The celery genome sequence reveals sequential paleo-polyploidizations, karyotype evolution and resistance gene reduction in apiales. Plant Biotechnol J. https://doi.org/10.1111/pbi.13499
Suárez-López P, Wheatley K, Robson F, Onouchi H, Coupland G (2001) CONSTANS mediates between the circadian clock and the control of flowering in Arabidopsis. Nature 410:1116–1120
Tang H, Bowers JE, Wang X, Ming R, Alam M, Paterson AH (2008) Synteny and collinearity in plant genomes. Science 320:486–488. https://doi.org/10.1126/science.1153917
Wang Y et al (2012) MCScanX: a toolkit for detection and evolutionary analysis of gene synteny and collinearity. Nucleic Acids Res 40:e49. https://doi.org/10.1093/nar/gkr1293
Wang Q, Tu X, Zhang J, Chen X, Rao L (2013) Heat stress-induced BBX18 negatively regulates the thermotolerance in Arabidopsis. Mol Biol Rep 40:2679–2688. https://doi.org/10.1007/s11033-012-2354-9
Wang CY, Liu SS, Han GZ (2015) Insights into the origin and evolution of the plant hormone signaling machinery. Plant Physiol 167(3):872
Wang J et al (2017) Hierarchically aligning 10 legume genomes establishes a family-level genomics platform. Plant Physiol 174:284–300. https://doi.org/10.1104/pp.16.01981
Wang J et al (2018a) An overlooked paleotetraploidization in cucurbitaceae. Mol Biol Evol 35:16–26. https://doi.org/10.1093/molbev/msx242
Wang JP et al (2018b) Two Likely auto-tetraploidization events shaped kiwifruit genome and contributed to establishment of the Actinidiaceae family. iScience 7:230–240. https://doi.org/10.1016/j.isci.2018.08.003
Xiong C et al (2019) A tomato B-box protein SlBBX20 modulates carotenoid biosynthesis by directly activating PHYTOENE SYNTHASE 1, and is targeted for 26S proteasome-mediated degradation. New Phytol 221:279–294. https://doi.org/10.1111/nph.15373
Yu L, Zhang G, Lyu Z, He C, Zhang J (2021) Genome-wide analysis of the GRAS gene family exhibited expansion model and functional differentiation in sea buckthorn (Hippophae rhamnoides L.). Plant Biotechnol Rep. https://doi.org/10.1007/s11816-021-00694-1