棉花去甲基化酶家族全基因组鉴定及表达分析

杨笑敏，陆许可，陈修贵，王德龙，王俊娟，王帅，郭丽雪，陈超，王晓歌，王心蕾，叶武威*

(中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室，河南安阳 455000)

摘要：【目的】DNA甲基化是维持和调控基因表达的重要表观遗传方式。DNA甲基化模式和水平取决于DNA甲基转移酶和去甲基化酶的作用,而DNA去甲基化酶在DNA主动去甲基化过程中起关键作用。研究表明植物的DNA去甲基化酶蛋白均含有保守的DNA糖苷酶结构域。本研究鉴定了棉花DNA去甲基化酶家族，并利用生物信息学方法对其进行了分析，为进一步研究棉花去甲基化酶基因功能奠定了基础。【方法】本研究利用棉属二倍体雷蒙德氏棉（JGI）、亚洲棉（CRI）、四倍体陆地棉（JGI）和海岛棉（NAU）基因组信息，以拟南芥中去甲基化酶基因序列为参考序列，进行BLAST分析，共鉴定出25个DNA去甲基化酶基因，其中雷蒙德氏棉中有4个，亚洲棉中有5个，陆地棉中有10个，海岛棉中有6个。运用生物信息学手段进行基因结构和进化分析； 分析了陆地棉中DNA去甲基化酶基因家族成员的表达模式。【结果】根据系统进化分析可知，棉花DNA去甲基化酶基因家族可分为四个亚家族：ROS1，DME，DML2，DML3。同一物种内的DNA去甲基化酶基因序列相似性较高，亲缘关系较近。基因结构分析表明，四个亚家族的DNA去甲基化酶基因家族成员基因结构差异较大。其中，ROS1和 DME亚家族基因内含子的数目较多，基因结构较为复杂。通过保守结构域分析可知，DNA去甲基化酶家族基因成员都含有一个ENDO3c结构域。【结论】DNA去甲基酶基因家族成员在不同棉种中分布不同，基因结构差异很大。在非生物胁迫条件下、胚珠形成过程中、纤维发育过程中，棉花ROS1亚家族成员高表达。

关键词：DNA去甲基化酶,雷蒙德氏棉，亚洲棉，陆地棉，海岛棉，基因家族

*, 通信作者

[Title] Genome-wide identification and expression analysis of DNA demethylase family in cotton

[Authors] YANG Xiaomin, Lu Xuke, CHEN Xiugui, WANG Delong, WANG Junjuan, WANG Shuai, GUO Lixue, CHEN Chao, WANG Xiaoge, WANG Xinlei & YE Wuwei*

Journal of Cotton Research. 2019, 2: 16

https://doi.org/10.1186/s42397-019-0033-2