棉花OSCA基因家族全基因组鉴定及耐盐耐旱功能验证

摘要：棉花为纺织制造业提供了最多的天然纤维，但由于受土壤高盐环境的影响，其产量正在下降。OSCA（Hyperosmdality-gate calcium-permeable channels）参与感知细胞外渗透势的变化，从而诱导Ca2+ 浓度增加，调节渗透势。为了解棉花OSCA基因的特征和功能，本研究全基因组分析对棉花 OSCA 基因家族。在陆地棉、亚洲棉、雷蒙德氏棉中分别鉴定出35、21、22个OSCA基因成员，并根据其基因结构和系统发育关系分为4个不同的组。基因和蛋白质结构分析表明，35个GhOSCA家族基因均含有保守的RSN1_7TM（PF02714，DUF221）结构域。顺式作用元件分析表明，OSCA基因家族成员可能在响应热、低温、干旱、盐胁迫等方面发挥关键作用。通过RNA-seq和qRT-PCR分析表明，GhOSCA基因在不同组织的表达具有特异性，这表明GhOSCA家族成员在不同组织中发挥特定的作用来调节渗透压。GhOSCA1.1与AtOSCA1最为相似，在盐和干旱胁迫下表达显著上调，表明GhOSCA1.1可能是一个参与盐和干旱胁迫反应的关键基因。通过病毒诱导基因沉默（VIGS）技术分析了GhOSCA1.1的潜在功能。在干旱和盐胁迫下，与对照和空载相比，沉默植株均表现出严重萎蔫的现象。GhOSCA1.1基因沉默植株与空载植株相比，SOD活性和PRO含量降低，MDA含量升高，植株的耐旱耐盐性减弱，证明该基因是参与耐旱耐盐应答的关键基因。本研究对棉花OSCA基因家族进行系统分析，对于了解OSCA基因在棉花中编码蛋白质的功能具有重要意义，为进一步研究OSCA基因所发挥的分子作用奠定了基础，从而为盐和干旱胁迫条件下提高作物抗性提供了理论基础。

关键词：OSCA基因家族；陆地棉；VIGS；盐和干旱胁迫

作者：杨秀，许艳超，杨芳芳，MAGWANGA Richard Odongo，蔡小彦，王星星，王玉红，侯宇清，王坤波，刘方，周忠丽

Title: Genome-wide identification of OSCA gene family and their potential function in the regulation of dehydration and salt stress in Gossypium hirsutum

Authors: Xiu YANG, Yanchao XU, Fangfang YANG, Richard Odongo MAGWANGA, Xiaoyan CAI, Xingxing WANG, Yuhong WANG, Yuqing HOU, Kunbo WANG, Fang LIU & Zhongli ZHOU

https://jcottonres.biomedcentral.com/articles/10.1186/s42397-019-0028-z