基因家族分析如何能发到cells?!

基因家族分析文章常常止步于3-4分,那么5分及以上的文章该怎么写呢?上一期,给大家分享过一篇New Phytologist(IF=7分)上的硬核文章:一篇7分的文章带你领略不一样的基因家族分析(点此链接观...

基因家族分析文章常常止步于3-4分,那么5分及以上的文章该怎么写呢?上一期,给大家分享过一篇New Phytologist(IF=7分)上的硬核文章:一篇7分的文章带你领略不一样的基因家族分析(点此链接观看详细信息);今天再给大家分享一篇2019年5月22日发表在cells(IF=5.656 (2018),中科院期刊分区:生物2区)上的基因家族分析文章,带你领略下5+分级基因家族分析文章的魅力!

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文章简介:

磷缺(P)乏是植物生长的主要限制因素之一,而丛枝菌根(AM)共生可以显着促进植物的P的吸收;在P的吸收转运过程中,PHT1转运蛋白起关键作用,多种植物已有报道,但尚未深入研究这些基因在AM共生过程中对小麦(TaPHT1)的调控和功能。所以,本文对小麦中TaPHT1基因家族进行了全面分析,包括序列,系统发育,顺式元件,表达,亚细胞定位和功能,以阐明它们在AM相关的磷酸盐转运和免疫中的作用。

主要结果:

1. 小麦和其他植物中PHT1基因的系统发生关系

在最新的优质面包小麦基因组中,总共鉴定出35个TaPHT1,结合作者从Phytozome或NCBI数据库中收集了16种植物的109种PHT1蛋白质的序列,及一个酵母蛋白,共145个PHT1基因蛋白构建系统发育树;PHT1蛋白分为八个亚家族(I,II,III,IV,V,VI,VII和VIII组),小麦中35种TaPHT1蛋白均分组到八个亚家族中的五个亚家族之一:3、3、10、10和9,分别属于I,III,VI,VII和VIII组,如下如:

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2. 小麦,拟南芥和水稻中PHT1基因的序列特征

使用Pfam和TMHMM预测了小麦,水稻和拟南芥中PHT1蛋白,35种TaPHT1、9种AtPHT1和13种OsPHT1蛋白的的功能性和跨膜结构域;它们都具有9个以上的跨膜结构域和一个典型的Sugar_tr结构域(PF00083),表明PHT1蛋白属于糖转运蛋白超家族;根据内含子的数量和阶段,将35个TaPHT1、13个OsPHT1和9个AtPHT1基因的结构分为六种类型,如下图:

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3. 小麦中PHT1基因的染色体分布和复制模式

35个PHT1基因中有34个不均匀分布在13条染色体上,1个在scaffold上;并用BLASTP和MCscanX进行的基因复制模式分析,如下图;并计算了TaPHT1基因对的Ka / Ks比,如下表。

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4. 小麦中PHT1基因顺式作用元件分析

作者截取TaPHT1s基因2kb上游区域进行顺式作用元件分析,结果显示TaPHT1s具有参与Pi和AM反应的潜在调控元件。

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5. AM真菌降低了营养阶段小麦的Pi含量和生物量

接种两种AM真菌F. mosseae和G. versiforme后六周,根部真菌结构的染色表明,接种后菌根共生关系良好,如下图:

attachments-2019-10-waRXPbl85daacec3cdab4.jpg收获了小麦植株的根,分析了它们的生物量和Pi含量,结果显示:AM真菌降低了营养阶段小麦的Pi含量和生物量。

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6. TaPHT1基因表达模式响应AM和真菌病原体的变化

首先在高和低Pi条件下,在AM接种的小麦根中研究了TaPHT1基因的转录水平(图A);图B展示的是小麦被半生养真菌B. sorokiniana和坏死性病原体Ggt侵染后TaPHT1s的表达情况,以测试TaPHT1s被病原性真菌定植转录诱导的可能性。

attachments-2019-10-fLb3ZQFd5daacef0a1d38.jpg最后,对在高和低Pi条件下,两种AM物种都高度激活了七个TaPHT1的表达模式进行了更详细的展示,如下图:

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7. TaPT29-6A定位于质膜中

能被AM诱导的TaPT29-6A基因预测有12个跨膜结构域,洋葱表皮细胞TaPT29-6A-GFP融合蛋白显示其定位在质膜中。

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8. TaPT29-6A是共生和非共生Pi摄取所必需

作者通过TaPT29-6A的敲除系以及AM接菌实验,证明TaPT29-6A可能在共生和非共生途径中均作为Pi吸收的负调节剂存在,如下图:

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9. 沉默TaPT29-6A可降低AM真菌对小麦的定殖以及增加对病原微生物的敏感性

TaPT29-6A敲除植株接菌实验显示,沉默TaPT29-6A可降低AM真菌对小麦的定殖;并且可以增加对根系病原体Ggt和B. sorokiniana的敏感性,如下图:

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如上,这是该篇文章全部的结果部分内容,可以看到,文章除了常见的生信分析内容外,还进一步对筛选出来的基因进行了功能验证,这也是此文能发5+分的基础,总的来说,是一篇非常不错的论文,值得精读效仿!

更多文章信息请下载原文阅读

参考文献:Integrative Analysis of the Wheat ntegrative Analysis of the Wheat PHT1 Gene Family Reveals A Novel Member Involved in Arbuscular Mycorrhizal Phosphate Transport and Immunity. Yi Zhang at all. Cells, 2019 05 22; 8(5) .

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