モモ（Prunus persica）のKT/HAK/KUPカリウムトランスポーター遺伝子ファミリーのゲノムワイド解析と同定

Genome-wide analysis and identification of KT/HAK/KUP potassium transporter gene family in peach (Prunus persica).

• Z Z Song
• R J Ma
• M L Yu

抄録

高親和性カリウム（K(+)トランスポーターをコードするKT/HAK/KUPファミリーメンバーは、植物の正常な成長と代謝活動を維持するために、植物細胞の形質膜を介したK(+)輸送を媒介している。本論文では、隠れマルコフモデル走査法とモモゲノムデータベースの検索を用いて、モモ（Prunus persica）の16のカリウムトランスポーター遺伝子を同定した。シロイヌナズナのKT/HAK/KUPファミリーを参考にした系統解析の結果、モモのKT/HAK/KUPファミリーは3つのグループに分類されることがわかった。ゲノム局在を調べると、16個のKT/HAK/KUPファミリー遺伝子が7つの足場上によく分布していることがわかった。遺伝子構造解析の結果、KT/HAK/KUPファミリー遺伝子は6〜9個のイントロンを有することがわかった。また、KT/HAK/KUPファミリーはすべて疎水性タンパク質であり、類似の二次構造パターンと相同な三次構造を有していた。KT/HAK/KUPファミリー遺伝子のプロモーターには、生物学的ストレス適応、Ca(2+)応答、光と概日リズムの調節、種子の発育に関与するシスエレメントが観察された。また、細胞内局在予測から、KT/HAK/KUPメンバーは主に形質膜に位置していることが示唆された。KT/HAK/KUPファミリー遺伝子の発現量は、他の7つの組織と比較して果実と花の方がはるかに高かった。

The KT/HAK/KUP family members encoding high-affinity potassium (K(+)) transporters mediate K(+) transport across the plasma membranes of plant cells to maintain plant normal growth and metabolic activities. In this paper, we identified 16 potassium transporter genes in the peach (Prunus persica) using the Hidden Markov model scanning strategy and searching the peach genome database. Utilizing the Arabidopsis KT/HAK/KUP family as a reference, phylogenetic analysis indicates that the KT/HAK/KUP family in the peach can be classified into 3 groups. Genomic localization indicated that 16 KT/HAK/KUP family genes were well distributed on 7 scaffolds. Gene structure analysis showed that the KT/HAK/KUP family genes have 6-9 introns. In addition, all of the KT/HAK/KUP family members were hydrophobic proteins; they exhibited similar secondary structure patterns and homologous tertiary structures. Putative cis-elements involved in abiotic stress adaption, Ca(2+) response, light and circadian rhythm regulation, and seed development were observed in the promoters of the KT/HAK/KUP family genes. Subcellular localization prediction indicated that the KT/HAK/KUP members were mainly located in the plasma membrane. Expression levels of the KT/HAK/ KUP family genes were much higher in the fruit and flower than those in the other 7 tissues examined, indicating that the KT/HAK/KUP family genes may have important roles in K(+) uptake and transport, which mainly contribute to flower formation and fruit development in the peach.