大豆磷铁养分胁迫响应的FER基因鉴定及FER1缓解铁毒作用吴丽霞，欧斯艳，麦翠珊，黄丽雅，张亚楠，邓雅茹，李方剑，王金祥*（华南农业大学根系生物学中心/广东省农业农村污染治理与环境安全重点实验室/华南农业大学资源环境学院，广东广州510642）摘要:【目的】FERRITIN(FER)是一类保守铁蛋白，对于维持铁的稳态及铁代谢中起重要作用。通过鉴定大豆FERRITIN(GmFER)基因家族的组成及其对低磷、铁毒等养分胁迫的响应，为今后研究FER功能奠定基础。【方法】对GmFER基因进行生物信息学分析，根据其编码的GmFER氨基酸序列，用ProtParamtool网站计算了GmFER家族的相对分子质量、氨基酸组成和等电点(PI)；用PSORT网站预测GmFERs蛋白定位；从Phytozome网站下载GmFER家族的氨基酸序列与基因启动子序列，用MEME预测GmFER家族序列中的保守基序；用MEGAX对GmFERs进行进化分析，用最大似然法重建进化树；通过定量PCR分析GmFER对低磷、铁毒等养分胁迫的响应，构建GmFER1基因启动子融合GUS报告基因的载体与GmFER1超表达载体，进一步分析GmFER1基因启动子活性和对铁毒的响应，以及异源超表达GmFER1对拟南芥耐受铁毒的影响。【结果】大豆基因组有12个GmFER基因，对GmFERs进行进化分析，发现GmFERs可以分为4个亚组(亚组Ⅰ～Ⅳ)，其中GmFER3、GmFER7、GmFER8、GmFER10和GmFER11属于亚组Ⅰ，GmFER2和GmFER9同属亚组Ⅱ；GmFER5和禾本科植物水稻和玉米的FER同属亚组Ⅲ，GmFER1、GmFER4、GmFER6、GmFER12属于亚组Ⅳ；通过MEME预测，GmFER家族序列中的保守基序有3个；蛋白亚细胞定位预测显示，大豆FER蛋白可定位于细胞质、线粒体和叶绿体。运用定量PCR技术检测GmFER基因在大豆根和叶的表达水平，发现12个GmFER基因在响应磷铁养分胁迫时存在差异，其中GmFER1、GmFER4、GmFER5、GmFER6、GmFER12受低磷诱导，GmFER1、GmFER4、GmFER12表达受铁毒诱导；对GmFER1启动子的活性进行分析，发现铁毒促进GmFER1启动子在根系的活性；在铁毒胁迫下，与野生型Col-0比，超表达GmFER1显著提高了拟南芥的主根长、侧根数目、侧根密度、叶绿素含量和鲜重，增强了耐铁毒的能力。【结论】大豆基因组共有12个FER基因，GmFER基因响应低磷或铁毒等养分胁迫。超表达GmFER1可促进主根生长，增加侧根密度，提高叶绿素含量，增加植株鲜重，表明GmFER1在缓解铁毒胁迫方面起重要作用。关键词:FERRITIN；GmFER基因组；大豆；低磷胁迫；铁毒害；根系发育；叶绿素含量ResponsesofFERfamilygenesinGlycinemaxtol...
