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近日，海南热带海洋学院崖州湾创新研究院茅云翔教授团队在TOP期刊Frontiers in Plant Science（《植物科学前沿》）发表了题为“Heat Shock Protein 20 Gene Superfamilies in Red Algae: Evolutionary and Functional Diversities”（红藻热激蛋白20基因超家族：演化与功能多样性）的研究成果，该研究为红藻Hsp20基因家族提供了全面和有价值的信息，并为其功能表征奠定了基础。
研究背景
热激蛋白20（Hsp20）在植物生长、发育和对环境胁迫的响应过程中发挥着重要作用。然而，Hsp20基因超家族在红藻（Rhodophyta）中尚未被系统地研究，其在红藻中的功能还不清楚。
研究结果
针对上述科学问题，茅云翔团队对红藻Hsp20基因家族进行了全面系统的分析，对其基因结构、保守基序、系统发育关系、染色体定位、基因复制、顺式调控元件和表达模式等方面进行了研究。该研究利用生物信息学方法共鉴定了97个红藻Hsp20基因，并根据系统发育关系将其划分为13个亚家族。系统发育分析表明，红藻Hsp20基因可能具有多系起源和复杂的进化模式。基因结构分析表明，大多数红藻Hsp20基因不具有内含子，所有的红藻Hsp20基因在C端区域都含有一个保守的ACD（α-crystalline domain）结构域。保守基序分析表明，同一亚家族的红藻Hsp20基因具有相似的基序。基因复制分析表明，红藻Hsp20基因家族中存在串联重复和大片段复制事件。此外，红藻中的这些Hsp20基因在进化过程中可能受到了纯化选择，并且条斑紫菜（Pyropia yezoensis）、坛紫菜（Pyropia haitanensis）和脐形紫菜（Porphyra umbilicalis）Hsp20基因在进化上高度保守。在红藻Hsp20基因启动子序列中发现了植物激素、光、胁迫响应和发育相关的顺式调控元件。最后，以条斑紫菜作为红藻的代表，探讨了红藻Hsp20基因的表达模式。基于RNA-seq数据，发现条斑紫菜Hsp20基因参与了条斑紫菜对非生物和生物胁迫的响应，并表现出不同的表达模式。此外，条斑紫菜Hsp20还参与了条斑紫菜的生长和发育，并表现出空间和时间上的表达模式。这些结果为红藻Hsp20基因家族提供了全面和有价值的信息，并为其功能表征奠定了基础。此外，该研究为红藻Hsp20基因家族的进化提供了新的见解，并将有助于理解红藻对不同环境的适应性。
研究团队
该项研究工作由海南热带海洋学院崖州湾创新研究院、热带海洋生物资源利用与保护教育部重点实验室、中国海洋大学三亚海洋研究院等单位的相关学者合作完成。茅云翔教授为通讯作者，团队博士生高天为第一作者，莫照兰教授、唐磊博士、于欣孜博士、杜国英副教授等为共同作者。相关工作得到国家自然科学基金、国家重点研发项目、三亚崖州湾科技城科技计划项目、海南省自然科学基金和中国博士后基金等项目资助。
论文来源：
Tian Gao, Zhaolan Mo, Lei Tang, XinZi Yu, Guoying Du, Yunxiang Mao*(2022). Heat Shock Protein 20 Gene Superfamilies in Red Algae: Evolutionary and Functional Diversities. Frontiers in Plant Science. 13: 817852. doi:10.3389/fpls.2022.817852.
论文链接：
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2022.817852/full
（供稿：水产南繁种业创新中心）
