MYB基因家族是一类在植物中广泛存在的转录因子,它们在植物生长发育、代谢调控以及应对生物和非生物胁迫等方面发挥着重要作用。MYB转录因子包含一个高度保守的DNA结合域——MYB结构域,这个结构域通常由一个或多个重复的MYB结构单元组成。在植物中,MYB基因家族成员众多,其中最常见的是R2R3-MYB类型,它们由两个MYB重复单元组成。
R2R3-MYB基因在植物中调控着多种生物学过程,包括次生代谢产物的合成、细胞分化和命运决定等。例如,在拟南芥中,系统性的筛选和功能分析揭示了125个R2R3-MYB基因的功能,它们控制着植物次生代谢的许多方面,以及植物细胞的身份和命运[1]。此外,R2R3-MYB基因还参与植物激素信号转导、对生物和非生物胁迫的响应等过程。例如,在烟草中,R2R3-MYB基因家族成员广泛参与植物发育的调控、激素信号转导以及对抗生物和非生物胁迫的响应[2]。
马铃薯作为一种重要的非谷物作物,其生长和产量常常受到不利外部环境的影响。为了探究马铃薯中MYB基因家族成员在激素或胁迫响应中的作用,研究人员对马铃薯进行了全基因组水平的MYB基因家族鉴定。研究发现,马铃薯基因组中共有158个MYB基因,其中R2R3-MYB家族成员最多,分为20个亚群。通过定量实时PCR分析,研究人员发现这些基因在不同组织和胁迫处理条件下表现出不同的表达模式,表明它们在马铃薯生长和发育中可能具有不同的功能[3]。
MYB和bHLH家族是植物中两个重要的转录因子家族,它们的基因在植物中经历了显著的扩张。这种扩张与植物形态和代谢的多样性有关。例如,在拟南芥中,MYB和bHLH基因家族分别有339和162个成员,而在水稻中分别为230和111个。相比之下,衣藻的基因组中只有38个MYB基因和8个bHLH基因。MYB和bHLH家族成员之间以及与其他转录因子的相互作用,形成了复杂的基因调控网络,共同调控着植物的生物学过程[4]。
除了在植物中,MYB基因家族在微藻中也发挥着重要作用。例如,在三角褐指藻中,研究人员发现了26个MYB基因,它们分为5个亚家族。这些基因在不同的氮饥饿条件下表现出不同的表达模式,表明它们可能在三角褐指藻对氮饥饿的适应中发挥着重要作用[5]。此外,MYB基因家族在棉花中也有广泛的研究。在棉花中,MYB基因家族成员参与了色素腺的形成和棉酚的生物合成。例如,GhMYB4基因的沉默下调了多个参与棉酚生物合成途径的基因的表达,表明GhMYB4可能参与了棉酚的生物合成[6]。
此外,MYB基因家族在豌豆和甜薯等作物中也有研究。在豌豆中,研究人员发现了119个R2R3-MYB基因,它们在不同的花部位和胁迫处理条件下表现出不同的表达模式,表明它们在豌豆花色的形成和胁迫响应中发挥着重要作用[7]。在甜薯中,IbMYB308基因的表达受到非生物胁迫的诱导,并且可以提高转基因烟草对盐胁迫的耐受性,表明IbMYB308可能是一种重要的抗盐胁迫因子[8]。
在植物中,MYB基因家族成员还参与了纤维的形成和细胞分化等过程。例如,在Chelone glabra中,CgMYB4基因的过表达促进了纤维的形成和细胞分化,表明CgMYB4可能在花药发育的早期阶段调节细胞分裂和纤维分化[9]。
综上所述,MYB基因家族是一类在植物中广泛存在的转录因子,它们在植物生长发育、代谢调控以及应对生物和非生物胁迫等方面发挥着重要作用。MYB基因家族成员在植物中的功能多样性,为植物的育种和改良提供了重要的基因资源。
参考文献:
1. Stracke, R, Werber, M, Weisshaar, B. . The R2R3-MYB gene family in Arabidopsis thaliana. In Current opinion in plant biology, 4, 447-56. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11597504/
2. Yang, Jiahan, Zhang, Binghui, Gu, Gang, Lin, Jianfeng, Xie, Xiaofang. 2022. Genome-wide identification and expression analysis of the R2R3-MYB gene family in tobacco (Nicotiana tabacum L.). In BMC genomics, 23, 432. doi:10.1186/s12864-022-08658-7. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35681121/
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4. Feller, Antje, Machemer, Katja, Braun, Edward L, Grotewold, Erich. . Evolutionary and comparative analysis of MYB and bHLH plant transcription factors. In The Plant journal : for cell and molecular biology, 66, 94-116. doi:10.1111/j.1365-313X.2010.04459.x. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21443626/
5. Si, Zengzhi, Wang, Lianjun, Ji, Zhixin, Zhang, Kai, Qiao, Yake. 2023. Comparative analysis of the MYB gene family in seven Ipomoea species. In Frontiers in plant science, 14, 1155018. doi:10.3389/fpls.2023.1155018. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37021302/
6. Wang, Wanna, Fang, Hao, Aslam, Muhammad, Chen, Weizhou, Liu, Xiaojuan. 2021. MYB gene family in the diatom Phaeodactylum tricornutum revealing their potential functions in the adaption to nitrogen deficiency and diurnal cycle. In Journal of phycology, 58, 121-132. doi:10.1111/jpy.13217. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34634129/
7. Dai, Yuanli, Liu, Shang, Zuo, Dongyun, Yu, John Z, Song, Guoli. 2023. Identification of MYB gene family and functional analysis of GhMYB4 in cotton (Gossypium spp.). In Molecular genetics and genomics : MGG, 298, 755-766. doi:10.1007/s00438-023-02005-5. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37027022/
8. Yang, Yating, Yuan, Zhuo, Ning, Conghui, Chen, Jianghua, He, Liangliang. 2022. The Pea R2R3-MYB Gene Family and Its Role in Anthocyanin Biosynthesis in Flowers. In Frontiers in genetics, 13, 936051. doi:10.3389/fgene.2022.936051. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35873471/
9. Wang, Chong, Wang, Lianjun, Lei, Jian, Jiao, Chunhai, Tian, Xiaohai. 2022. IbMYB308, a Sweet Potato R2R3-MYB Gene, Improves Salt Stress Tolerance in Transgenic Tobacco. In Genes, 13, . doi:10.3390/genes13081476. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36011387/