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谷子(Setaria italica)属于狗尾草属C4 植物,在中国有悠久的栽培历史,是我国北方地区重要的杂粮作物。由于其基因组小,且全基因组序列已测定,近年国际植物科学研究领域已将谷子作为研究C4 光合作用的模式植物之一。另外谷子耐瘠、耐旱,对其基因资源的挖掘,有助于培育抗旱、耐瘠作物新品种。但是与拟南芥、水稻等模式植物相比,谷子基因和基因组的研究仍然比较肤浅。在细菌和植物叶绿体中,Sigma 因子与RNA 聚合酶结合,促使该酶起始转录。在植物体内,Sigma 因子由一个较小的核基因家族编码,转录物翻译成蛋白质后,由转运肽引导进入叶绿体,并在叶绿体中发挥转录起始的功能。为了更好地认识谷子中Sigma 因子基因家族各成员的特点,我们在谷子基因组数据库中搜索获得7 个Sigma 因子基因。染色体定位分析表明Si021619m 和Si021904m 位于3 号染色体、Si034994m 和Si035112m 位于9 号染色体、Si013608m 位于6 号染色体、而Si026193m 和Si026195m 位于8 号染色体。该家族成员的蛋白质结构域分析显示所有的Sigma 因子均含有σ-70 家族特有的3 个结构域,这些结构域均靠近肽链的羧基端。系统发育树则表明谷子的Sigma 因子各成员与玉米该因子的亲缘关系明显近于水稻。对谷子Sigma 因子家族各基因的启动子分析表明,它们均与各类激素的信号转导相关,暗示着激素对其表达的调控作用。此外,某些Sigma 因子基因启动子还含有组织及环境特异性的顺式作用元件。谷子叶片发育梯度的数字基因表达谱测序结果显示所有的Sigma 因子基因在叶鞘表达量都极低,Si021904m、Si013608m 和Si034994m 在叶中和叶尖部位有很高的表达量,暗示着这3 个基因可能对叶绿体功能的发挥(如光合作用等方面)起主要作用。深入研究还表明Si021904m 的氨基酸序列保守性最高,且该基因在叶尖部位的表达量最高,超过其它基因在叶片发育梯度任何部位的表达量,推测该基因可能是谷子Sigma 因子家族中发挥基本功能的关键基因。总之,这些工作将为以后进一步研究谷子Sigma 因子家族各成员的功能奠定了基础。