遺伝情報を用いたNF-Y転写因子遺伝子ファミリーのゲノムワイドな同定と発現プロファイルの解析

Genome-Wide Identification and Expression Profile Analysis of the NF-Y Transcription Factor Gene Family in .

• Qian Wei
• Shiyun Wen
• Chuying Lan
• Yixun Yu
• Guoju Chen

抄録

核内因子Ys(NF-Ys)はヘテロ三量体転写因子の一種であり、生物学的ストレス応答、開花時期、根の発達など多くの生物学的プロセスで重要な役割を果たしている。ペチュニア（）は観賞用モデル植物であり、そのゲノム草案が公開されていますが、NF-Ysの詳細は不明です。しかし、ペチュニアのNF-Y遺伝子ファミリーに関する詳細な情報は得られていない。ここでは、ペチュニアのゲノムから、10個のPhNF-YA、13個のPhNF-YB、4個のPhNF-YCを含む27個のNF-Yメンバーを同定した。マルチプルアラインメントにより、すべてのPhNF-Yタンパク質は、保存されていない配列に挟まれた明確に保存されたコア領域を有していることが示された。また、系統解析の結果、NF-YBタンパク質のオルソログは5組、NF-YCタンパク質のパラログは6組が同定された。遺伝子構造と保存されているモチーフの解析により、各サブファミリーの関係はさらに緊密であることが確認された。バイオインフォマティクス解析の結果、16のPhNF-Yが18のmiRNAファミリーを標的としていることが明らかになった。RNA-seqの結果、4つの主要器官（葉、茎、花、根）におけるPhNF-Ysの発現パターンは、6つの主要なグループにクラスタリングされていた。また、PhNF-Ysのストレス応答パターンは、寒冷、熱、干ばつ、塩分濃度の各処理下で同定された。RNA-seqデータに基づき、干ばつに反応する遺伝子は3個、塩分に反応する遺伝子は4個、寒冷に反応する遺伝子は10個、高温に反応する遺伝子は9個であることがわかった。以上のことから、本研究はストレス応答の機能をさらに研究するための有益な情報を提供するものである。

Nuclear Factor Ys (NF-Ys) are a class of heterotrimeric transcription factors that play key roles in many biological processes, such as abiotic stress responses, flowering time, and root development. The petunia () is a model ornamental plant, and its draft genome has been published. However, no details regarding the NF-Y gene family in petunias are available. Here, 27 NF-Y members from the petunia genome were identified, including 10 PhNF-YAs, 13 PhNF-YBs, and 4 PhNF-YCs. Multiple alignments showed that all PhNF-Y proteins had clear conserved core regions flanked by non-conserved sequences. Phylogenetic analyses identified five pairs of orthologues NF-YB proteins from and , and six pairs of paralogues NF-Y proteins in . Analysis of the gene structure and conserved motifs further confirmed the closer relationship in each subfamily. Bioinformatics analysis revealed that 16 PhNF-Ys could be targeted by 18 miRNA families. RNA-seq results showed that expression patterns of PhNF-Ys among four major organs (leaf, stem, flower, and root) were clustered into six major groups. The stress response pattern of PhNF-Ys was identified under cold, heat, drought, and salinity treatments. Based on the RNA-seq data, we found that 3 genes responded to drought, 4 genes responded to salt, 10 genes responded to cold, and 9 genes responded to hot. In conclusion, this study provides useful information for further studying the functions of in stress response.