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Genome-Wide Identification and Analysis of GHMP Kinase Gene Superfamily in Bread Wheat (Triticum aestivum L.)
Plant Molecular Biology Reporter ( IF 2.1 ) Pub Date : 2020-11-20 , DOI: 10.1007/s11105-020-01259-2
Neha Thakur , Flowerika , Pankaj K. Singh , Karambir Kaur , Siddharth Tiwari

The GHMP (galactokinase, homoserine kinase, mevalonate kinase and phosphomevalonate kinase) kinase gene superfamily is a unique class of ATP-dependent enzymes. It plays a role in the metabolism of carbohydrate, biosynthesis of isoprenes, amino acids and nucleotide sugars. However, this important gene family has not been characterized in wheat (Triticum aestivum L.). In this study, total forty-seven putative GHMP kinase sequences were identified in wheat (Triticum aestivum L.) genome. Physicochemical properties, motif prediction, conserved domain and exon-intron configuration analyses revealed that these sequences were distributed in 10 subfamilies. Promoter analysis of GHMP kinase sequences showed that the cis-acting regulatory elements are involved in diverse functions such as light, stress, hormone and metabolism responsiveness, tissue-specific activation, circadian control, binding site and cell cycle regulation. Phylogenetic relationship with other monocot species has further strengthened the subfamily grouping pattern. The heat map presented by transcriptomic data analysis revealed that 25 and 12 genes showed significant differential expression against the abiotic and biotic stresses, respectively. The expression of selected genes was validated under abiotic stress conditions viz., heat, drought and their combination by qRT-PCR analysis. In conclusion, the present study provides novel information, thus enhances our understanding of the GHMP kinase gene family in wheat. The information obtained will be valuable in selecting potential candidate genes in wheat for developing cultivars with improved tolerance against biotic and abiotic stresses.

中文翻译:

面包小麦(Triticum aestivum L.)GHMP激酶基因超家族的全基因组鉴定与分析

GHMP(半乳糖激酶、高丝氨酸激酶、甲羟戊酸激酶和磷酸甲羟戊酸激酶)激酶基因超家族是一类独特的 ATP 依赖性酶。它在碳水化合物的代谢、异戊二烯、氨基酸和核苷酸糖的生物合成中起作用。然而,这个重要的基因家族尚未在小麦 (Triticum aestivum L.) 中得到表征。在这项研究中,在小麦 (Triticum aestivum L.) 基因组中鉴定了总共 47 个假定的 GHMP 激酶序列。理化特性、基序预测、保守结构域和外显子-内含子构型分析表明,这些序列分布在 10 个亚家族中。GHMP 激酶序列的启动子分析表明,顺式作用的调节元件涉及多种功能,如光、应激、激素和代谢反应,组织特异性激活、昼夜节律控制、结合位点和细胞周期调节。与其他单子叶植物物种的系统发育关系进一步加强了亚科的分组模式。转录组数据分析显示的热图显示,25 个和 12 个基因分别对非生物和生物胁迫表现出显着差异表达。通过 qRT-PCR 分析,在非生物胁迫条件下(即热、干旱及其组合)验证了所选基因的表达。总之,本研究提供了新的信息,从而增强了我们对小麦 GHMP 激酶基因家族的理解。获得的信息对于选择小麦中潜在的候选基因以开发对生物和非生物胁迫具有更高耐受性的栽培品种非常有价值。昼夜节律控制、结合位点和细胞周期调节。与其他单子叶植物物种的系统发育关系进一步加强了亚科的分组模式。转录组数据分析显示的热图显示,25 个和 12 个基因分别对非生物和生物胁迫表现出显着差异表达。通过 qRT-PCR 分析,在非生物胁迫条件下(即热、干旱及其组合)验证了所选基因的表达。总之,本研究提供了新的信息,从而增强了我们对小麦 GHMP 激酶基因家族的理解。获得的信息对于选择小麦中潜在的候选基因以开发对生物和非生物胁迫具有更高耐受性的栽培品种非常有价值。昼夜节律控制、结合位点和细胞周期调节。与其他单子叶植物物种的系统发育关系进一步加强了亚科的分组模式。转录组数据分析显示的热图显示,25 个和 12 个基因分别对非生物和生物胁迫表现出显着差异表达。通过 qRT-PCR 分析,在非生物胁迫条件下(即热、干旱及其组合)验证了所选基因的表达。总之,本研究提供了新的信息,从而增强了我们对小麦 GHMP 激酶基因家族的理解。获得的信息对于选择小麦中潜在的候选基因以开发对生物和非生物胁迫具有更高耐受性的栽培品种非常有价值。与其他单子叶植物物种的系统发育关系进一步加强了亚科的分组模式。转录组数据分析显示的热图显示,25 个和 12 个基因分别对非生物和生物胁迫表现出显着差异表达。通过 qRT-PCR 分析,在非生物胁迫条件下(即热、干旱及其组合)验证了所选基因的表达。总之,本研究提供了新的信息,从而增强了我们对小麦 GHMP 激酶基因家族的理解。获得的信息对于选择小麦中潜在的候选基因以开发对生物和非生物胁迫具有更高耐受性的栽培品种非常有价值。与其他单子叶植物物种的系统发育关系进一步加强了亚科的分组模式。转录组数据分析显示的热图显示,25 个和 12 个基因分别对非生物和生物胁迫表现出显着差异表达。通过 qRT-PCR 分析,在非生物胁迫条件下(即热、干旱及其组合)验证了所选基因的表达。总之,本研究提供了新的信息,从而增强了我们对小麦 GHMP 激酶基因家族的理解。获得的信息对于选择小麦中潜在的候选基因以开发对生物和非生物胁迫具有更高耐受性的栽培品种非常有价值。转录组数据分析显示的热图显示,25 个和 12 个基因分别对非生物和生物胁迫表现出显着差异表达。通过 qRT-PCR 分析,在非生物胁迫条件下(即热、干旱及其组合)验证了所选基因的表达。总之,本研究提供了新的信息,从而增强了我们对小麦 GHMP 激酶基因家族的理解。获得的信息对于选择小麦中潜在的候选基因以开发对生物和非生物胁迫具有更高耐受性的栽培品种非常有价值。转录组数据分析显示的热图显示,25 个和 12 个基因分别对非生物和生物胁迫表现出显着差异表达。通过 qRT-PCR 分析,在非生物胁迫条件下(即热、干旱及其组合)验证了所选基因的表达。总之,本研究提供了新的信息,从而增强了我们对小麦 GHMP 激酶基因家族的理解。获得的信息对于选择小麦中潜在的候选基因以开发对生物和非生物胁迫具有更高耐受性的栽培品种非常有价值。通过 qRT-PCR 分析,在非生物胁迫条件下(即热、干旱及其组合)验证了所选基因的表达。总之,本研究提供了新的信息,从而增强了我们对小麦 GHMP 激酶基因家族的理解。获得的信息对于选择小麦中潜在的候选基因以开发对生物和非生物胁迫具有更高耐受性的栽培品种非常有价值。通过 qRT-PCR 分析,在非生物胁迫条件下(即热、干旱及其组合)验证了所选基因的表达。总之,本研究提供了新的信息,从而增强了我们对小麦 GHMP 激酶基因家族的理解。获得的信息对于选择小麦中潜在的候选基因以开发对生物和非生物胁迫具有更高耐受性的栽培品种非常有价值。
更新日期:2020-11-20
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