摘要
Trihelix是植物特有的家族之一，参与植物对生物及非生物胁迫的应答等许多生理过程。在小麦中，有关Trihelix家族基因的研究很少，功能研究尚未见报道。本文从乌拉尔图小麦(AA)中克隆了Trihelix家族6个基因的全长编码区序列，对其中3个GTγ亚家族成员进行了初步的功能研究。 通过对乌拉尔图小麦的CDS数据库进行检索，得到28个候选的Trihelix家族基因成员。进一步克隆到了6个成员的编码区全长序列，其中的3个成员（TuGTγ-1、TuGTγ-2和TuGTγ-3）属于GTγ亚家族。序列分析显示，TuGTγ-1、TuGTγ-2和TuGTγ-3基因的编码区序列(CDS)长度分别为1329bp、1317bp和1311bp。与基因组序列比较表明，这3GTγ亚家族基因都没有内含子。生物信息学分析预测:TuGTγ-1、TuGTγ-2和TuGTγ-3分别编码442、439和436个氨基酸残基;3个蛋白的预测分子量分别为50.23kD、50.22kD和49.65kD，理论等电点分别为6.03、6.62和6.21;TuGTγ-1的α-螺旋、伸展链、β-转角和无规则卷曲的比例分别为44.12％、12.22％、9.28％、34.39％，TuGTγ-2的分别为44.87％、12.30％、9.11％、33.71％，TuGTγ-3的分别为38.99％、11.01％、9.63％、40.37％;蛋白结构预测表明，3个蛋白均没有跨膜结构域和信号肽;TuGTγ-1有两个核定位信号，TuGTγ-2没有核定位信号，TuGTγ-3有一个核定位信号;预测三者的trihelix保守结构域的氨基酸位置分别在117-189、117-188和115-187区间，Coiled-coil结构域的位置分别为363-436、362-435和356-430区间。利用国际小麦基因组测序协会的A组测序数据进行BLAST分析发现，TuGTγ-1、TuGTγ-2和TuGTγ-3分别被定位在1AL、4AL和5AL上。亚细胞定位结果显示，TuGTγ-1和TuGTγ-2定位于细胞核中，而TuGTγ-3蛋白除主要定位于细胞核外，在细胞质中也有分布。系统进化分析显示，这3个GTγ亚家族基因与水稻的OsGTγ-2和OsGTγ-3亲缘关系较近。 表达谱分析显示，3个GTγ亚家族基因均主要在叶片中表达，并不同程度地受NaCl、PEG、4℃低温胁迫和小麦条锈病菌(CYR32)侵染的诱导。利用BSMV-VIGS系统进行的功能分析表明，降低TuGTγ-3的表达，或者同时沉默3个TuGTγ基因的表达后，乌拉尔图小麦对条锈菌抗性丧失，由抗病沦为感病。 综上所述，乌拉尔图小麦的GTγ亚家族基因可能参与了乌拉尔图小麦对非生物胁迫（盐、干旱和低温）和生物胁迫（小麦条锈病抗性）的应答过程，其中的TuGTγ-3基因可能直接参与对小麦条锈菌的抗性反应。
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