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今天小白带大家来看一篇2022年8月份发表在JCR分区Q1区[Frontiers in Plant Science]，中科院分区2区，2022年影响因子6.627，基因家族文献：小麦ABC1K基因家族全基因组鉴定及抗旱相关基因TaABC1K3和TaABC1K6的功能剖析。
作者从背景介绍了ABC1K是一种参与植物抗逆性的非典型蛋白激酶家族，TaABC1K基因启动子区域含有丰富的与植物激素和环境胁迫反应相关的顺式作用元件，在干旱胁迫下普遍表现出显著上调表达。特别是，来自分支I的TaABC1K3和TaABC1K6基因都受到干旱胁迫的高度诱导，它们在酵母和拟南芥中的过表达通过抑制活性氧爆发和减轻光合作用损伤来提高抗旱性。同时，TaABC1K3和TaABC1K6分别补充了拟南芥abc1k3和abc1k6突变体的功能，减轻了干旱胁迫对光合作用的伤害。 1、小麦ABC1K基因家族的全基因组鉴定
作者利用来自拟南芥的17个ABC1K蛋白序列，在覆盖小麦最新基因组数据的Phytozome和EnSembl植物网站上进行BlastP。在小麦中，共鉴定出44个TaABC1K基因。补充表2列出了44个TaABC1K蛋白的理化性质，包括基因ID、序列长度、分子量、等电点和在染色体上的位置（说句实在话，这个进化树质量不高，图片清晰度很低，自展值完全看不清楚）。 2、TaABC1K基因家族的系统发育和结构分析
通过在线网站Meme分析TaABC1K基因每个成员的序列基序(图2A)。共发现10个基序，其中1-7基序存在于33个TaABC1K基因中。在分支I中，基序数目在7~11个之间，其中有19个基因有基序1~7，其中11个基因有10个基序。在分支II和分支III中，基序数目在6-10到5-8之间，在支系II的14个成员中有9个含有基序1-7，在支系III的6个成员中有5个含有基序1-8。根据检测，各支系内部成员的基序数目和位置相对保守，但不同支系的基序数目存在差异。 作者进一步利用AlphaFold来预测来自不同分支的9个TaABC1K蛋白的三维结构。AlphaFold已经非常成功地根据它们的氨基酸序列预测了蛋白质的3D结构（比一般基因家族的文章多了一点蛋白建模，但是也没有具体的分析，就是增加工作量）。
3、TaABC1K基因家族的功能分化、正向选择和协同进化分析
将发散的后验概率(QK)设为QK<0.8，用于筛选每两个分支之间的重要氨基酸位点如补充表4所示，在分支I和分支III之间以及分支II和分支III之间发现了I型功能分歧部位，功能分歧系数(θI)分别为0.28~0.5和−0.048~0.188。在分支I和分支III之间发现了4个I型功能分化位点(331V、365Y、336Q 331G)。 4、TaABC1K基因家族的染色体定位及共线性分析 参考最新的CS小麦基因组数据，分析了44个TaABC1K家族成员在染色体上的分布。如图4所示，44个TaABC1K基因不均匀地分布在小麦的20条染色体上，分布均匀地分布在3个亚基因组上：15个在A染色体上，14个在B染色体上，15个在D染色体上。
5、后面做了一些分子方面的实验，增加文章的分析结果的可靠性。
用酵母做了些胁迫的实验，还是比较用心：
6、TaABC1K3和TaABC1K6在酵母和拟南芥中的过表达增强了抗旱性
进一步将TaABC1K3和TaABC1K6基因转化拟南芥野生型Col-0、abc1k3和abc1k6突变体进行盐胁迫处理。
作者进一步发现TaABC1K3和TaABC1K6过表达抑制拟南芥突变体abc1k3和abc1k6干旱胁迫引发的活性氧爆发。
过表达TaABC1K3和TaABC1K6减轻干旱胁迫诱导的拟南芥突变体abc1k3和abc1k的光合作用损伤。
最后作者根据实验结果给出了小麦叶绿体中TaABC1K3和TaABC1K6对非生物胁迫的调控网络model。
结论：在酵母和拟南芥中过表达TaABC1K3和TaABC1K6显著提高了植物的抗旱性。此外，TaABC1K3和TaABC1K6分别可以补充拟南芥abc1k3和abc1k6突变体的功能，缓解干旱胁迫对光合作用的伤害。我们的结果为小麦ABC1K基因的结构、进化和功能特性提供了新的见解。全基因组分析鉴定了44个小麦ABC1K家族基因，它们包含典型的ABC1K激动域和三个(I-III)分支。每个分支的结构特征基本相似，但不同分支的TaABC1K基因的基序和外显子数目以及α-螺旋、随机卷曲和β-Sheet的含量存在差异。在分支I和分支III之间发现了更多的II型功能分化位点，没有发现正选择位点。TaABC1K基因上游启动子区域含有丰富的顺式作用元件，包括光反应元件、发育相关元件、激素反应元件和环境胁迫相关元件。 今天就先给大家介绍到这里，需要软件的小伙伴关注公众号生信漫谈，私信我即可免费获取软件及安装教程，希望大家的科研能有所帮助！祝您科研顺利快乐！ 图片：来自网络 文章：来自网络 排版：生信小白 生信漫谈 生信漫谈，认识生信，学习生信，跨越生信入门路上的障碍，从而利用生信技术解决科研学习路上的绊脚石！ |
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