[1]王晓琼,王杨铭,郑贝贝.玉米VLN基因家族的全基因组鉴定与胁迫响应表达特征[J].江苏农业科学,2026,54(8):80-91.
　Wang Xiaoqiong,et al.Genomewide identification and stressresponsive expression profiling of VLN gene family in maize[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2026,54(8):80-91.
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玉米VLN基因家族的全基因组鉴定与胁迫响应表达特征()

《江苏农业科学》[ISSN:1002-1302/CN:32-1214/S]

卷:
第54卷
期数:
2026年第8期
页码:
80-91
栏目:
耐干旱基因鉴定
出版日期:
2026-04-20

文章信息/Info

Title:
Genomewide identification and stressresponsive expression profiling of VLN gene family in maize
作者:
王晓琼; 王杨铭; 郑贝贝
河南农业职业学院现代种业学院，河南中牟 451450
Author(s):
Wang Xiaoqiong; et al
关键词:
玉米; VLN基因; 全基因组鉴定; 系统进化; 胁迫响应; 组织表达
Keywords:
-
分类号:
S188；S513.01
DOI:
-
文献标志码:
A
摘要:
植物肌动蛋白细胞骨架的动态调控在多种生物学过程中起关键作用，其中绒毛蛋白(Villin，简称VLN)作为肌动蛋白结合蛋白，参与细胞骨架重塑及胁迫响应。利用生物信息学的方法，从玉米全基因组鉴定VLN基因并系统分析其理化性质、染色体定位、序列特征、系统进化关系、基因扩张、启动子元件、表达和蛋白互作网络等。结果表明，玉米共有9个VLN基因(ZmVLN1~ZmVLN9)，其编码蛋白均含6个保守的GEL结构域，除ZmVLN5外均具有C端VHP结构域。系统进化分析表明，玉米VLN基因与水稻同源基因共线性较高，家族扩张主要由片段复制驱动(Ka/Ks<1)。启动子分析揭示玉米VLN基因含丰富的胁迫响应元件(如干旱、盐、热和损伤等)以及激素响应元件(茉莉酸、生长素、水杨酸等)。组织表达分析显示ZmVLN4、ZmVLN6、ZmVLN7在根、叶及生殖组织中广泛表达，而ZmVLN2、ZmVLN9特异性表达于花粉。非生物胁迫下，ZmVLN4、ZmVLN6、ZmVLN7在根和叶中显著诱导表达，暗示其核心调控作用。蛋白互作网络提示VLN蛋白可能通过高尔基体复合体参与细胞运输。
Abstract:
-

参考文献/References:

［1］Yuan G Q，Gao H H，Yang T. Exploring the role of the plant actin cytoskeleton：from signaling to cellular functions［J］. International Journal of Molecular Sciences，2023，24(20)：15480.
［2］Blancaflor E B，Wang Y，Motes C M. Organization and function of the actin cytoskeleton in developing root cells［J］. International Review of Cytology，2006，252：219-264.
［3］Pei W K，Du F，Zhang Y，et al. Control of the actin cytoskeleton in root hair development［J］. Plant Science，2012，187：10-18.
［4］钱东，李盼盼，向云. 微丝骨架调控植物特有生理活动的研究进展［J］. 中国细胞生物学学报，2019，41(3)：399-405.
［5］McCurdy D W，Kovar D R，Staiger C J. Actin and actin-binding proteins in higher plants［J］. Protoplasma，2001，215(1)：89-104.
［6］钱东，向云. 植物特有微丝结合蛋白研究进展［J］. 中国科学(生命科学)，2017，47(8)：829-838.
［7］Silacci P，Mazzolai L，Gauci C，et al. Gelsolin superfamily proteins：key regulators of cellular functions［J］. Cellular and Molecular Life Sciences，2004，61(19)：2614-2623.
［8］Friederich E，Vancompernolle K，Louvard D，et al. Villin function in the organization of the actin cytoskeleton correlation of in vivo effects to its biochemical activities in vitro［J］. Journal of Biological Chemistry，1999，274(38)：26751-26760.
［9］Su H，Wang T，Dong H J，et al. The villin/gelsolin/fragmin superfamily proteins in plants［J］. Journal of Integrative Plant Biology，2007，49(8)：1183-1191.
［10］Miears H L，Gruber D R，Horvath N M，et al. Plant villin headpiece domain demonstrates a novel surface charge pattern and high affinity for F-actin［J］. Biochemistry，2018，57(11)：1690-1701.
［11］李丽凤. 棉花绒毛蛋白基因的功能研究［D］. 南京：南京农业大学，2015.
［12］Huang S J，Qu X L，Zhang R H. Plant villins：versatile actin regulatory proteins［J］. Journal of Integrative Plant Biology，2015，57(1)：40-49.
［13］Yokota E，Vidali L，Tominaga M，et al. Plant 115-kDa actin-filament bundling protein，P-115-ABP，is a homologue of plant villin and is widely distributed in cells［J］. Plant and Cell Physiology，2003，44(10)：1088-1099.
［14］Yokota E，Shimmen T. The 135-kDa actin-bundling protein from lily pollen tubes arranges F-actin into bundles with uniform polarity［J］. Planta，1999，209(2)：264-266.
［15］Qian D，Nan Q，Yang Y M，et al. Gelsolin-like domain 3 plays vital roles in regulating the activities of the lily villin/gelsolin/fragmin superfamily［J］. PLoS One，2015，10(11)：e0143174.
［16］Tominaga M，Yokota E，Vidali L，et al. The role of plant villin in the organization of the actin cytoskeleton，cytoplasmic streaming and the architecture of the transvacuolar strand in root hair cells of Hydrocharis［J］. Planta，2000，210(5)：836-843.
［17］Ketelaar T，Faivre-Moskalenko C，Esseling J J，et al. Positioning of nuclei in Arabidopsis root hairs：an actin-regulated process of tip growth［J］. The Plant Cell，2002，14(11)：2941-2955.
［18］Huang S J，Robinson R C，Gao L Y，et al. Arabidopsis VILLIN1 generates actin filament cables that are resistant to depolymerization［J］. The Plant Cell，2005，17(2)：486-501.
［19］Wang X L，Bi S T，Wang L，et al. GLABRA2 regulates actin bundling protein VILLIN1 in root hair growth in response to osmotic stress［J］. Plant Physiology，2020，184(1)：176-193.
［20］Khurana P，Henty J L，Huang S J，et al. Arabidopsis VILLIN1 and VILLIN3 have overlapping and distinct activities in actin bundle formation and turnover［J］. The Plant Cell，2010，22(8)：2727-2748.
［21］van der Honing H S，Kieft H，Emons A M C，et al. Arabidopsis VILLIN2 and VILLIN3 are required for the generation of thick actin filament bundles and for directional organ growth［J］. Plant Physiology，2012，158(3)：1426-1438.
［22］Bao C C，Wang J，Zhang R H，et al. Arabidopsis VILLIN2 and VILLIN3 act redundantly in sclerenchyma development via bundling of actin filaments［J］. The Plant Journal，2012，71(6)：962-975.
［23］Zou M X，Ren H Y，Li J J. An auxin transport inhibitor targets villin-mediated actin dynamics to regulate polar auxin transport［J］. Plant Physiology，2019，181(1)：161-178.
［24］Zhang Y，Xiao Y Y，Du F，et al. Arabidopsis VILLIN4 is involved in root hair growth through regulating actin organization in a Ca2+-dependent manner［J］. The New Phytologist，2011，190(3)：667-682.
［25］Du F，Zhang Y，Ren H Y. The universal bundling activity of AtVLN4 in diffusely growing cells［J］. Plant Signaling & Behavior，2011，6(9)：1290-1293.
［26］吴群慧. 干旱胁迫下拟南芥微丝结合蛋白AtADF11和AtVLN4调节根毛生长作用的研究［D］. 沈阳：沈阳农业大学，2022.
［27］Li M Y，Liu S Y，Wang J S，et al. Dynamics of actin filaments play an important role in root hair growth under low potassium stress in Arabidopsis thaliana［J］. International Journal of Molecular Sciences，2024，25(16)：8950.
［28］胡子英. 拟南芥VLN1和VLN5的时空表达及参与响应非生物胁迫机理的初步研究［D］. 泰安：山东农业大学，2013.
［29］Zhuang Y H，Wang Y J，Jiao C X，et al. Arabidopsis VILLIN5 bundles actin filaments using a novel mechanism［J］. The Plant Journal，2024，119(6)：2854-2866.
［30］Li W B，Song S W，Zhong M M，et al. VILLIN2 regulates cotton defense against Verticillium dahliae by modulating actin cytoskeleton remodeling［J］. Plant Physiology，2023，192(1)：666-679.
［31］Ge D D，Pan T，Zhang P P，et al. GhVLN4 is involved in multiple stress responses and required for resistance to Verticillium wilt［J］. Plant Science，2021，302：110629.
［32］Lv F N，Han M Y，Ge D D，et al. GhVLN4 is involved in cell elongation via regulation of actin organization［J］. Planta，2017，246(4)：687-700.
［33］Wu S Y，Xie Y R，Zhang J J，et al. VLN2 regulates plant architecture by affecting microfilament dynamics and polar auxin transport in rice［J］. The Plant Cell，2015，27(10)：2829-2845.
［34］Mittermann I，Voronin V，Heberle-Bors E，et al. Identification of a villin-related tobacco protein as a novel cross-reactive plant allergen［J］. FEBS Letters，2005，579(17)：3807-3813.
［35］Li X，Zhuang Y H，Zhao W Y，et al. Molecular and functional adaption of Arabidopsis villins［J］. New Phytologist，2025，245(3)：1158-1179.
［36］徐婧. 水稻VLN基因家族的鉴定与生物信息学分析［J］. 蚌埠学院学报，2023，12(2)：1-6，30.
［37］Deep A，Pandey D K，Deep A，et al. Genome-wide analysis of VILLIN gene family associated with stress responses in cotton (Gossypium spp.)［J］. Current Issues in Molecular Biology，2024，46(3)：2278-2300.
［38］Lv F N，Wang S，Tian R P，et al. Villin family members associated with multiple stress responses in cotton［J］. Phyton，2021，90(6)：1645-1660.
［39］张中起，梁邦平，王俊涛，等. 大豆VLN基因家族的全基因组鉴定及组织表达分析［J］. 江苏农业科学，2023，51(3)：35-45.
［40］Chen C J，Wu Y，Li J W，et al. TBtools-II：a “one for all，all for one” bioinformatics platform for biological big-data mining［J］. Molecular Plant，2023，16(11)：1733-1742.
［41］Tamura K，Stecher G，Kumar S. MEGA11：molecular evolutionary genetics analysis version 11［J］. Molecular Biology and Evolution，2021，38(7)：3022-3027.
［42］郭娅，任昊，王洪章，等. 高温干旱复合胁迫抑制夏玉米光系统Ⅱ性能降低籽粒产量［J］. 中国农业科学，2024，57(21)：4205-4220.
［43］陈国立，徐超峰，许卫猛，等. 河南省玉米新品种产量与主要农艺性状综合分析及评价［J］. 种子，2024，43(9)：53-58，77.
［44］赵瑞宁，李永生，汪军成，等. 外源甲基乙二醛对干旱胁迫下玉米种子萌发和幼苗生长的影响［J］. 江苏农业学报，2025，41(1)：28-34.
［45］张静. 棉花Villin基因家族的鉴定及GhVLN4的抗逆性研究［D］. 南京：南京农业大学，2020.
［46］Zhang H，Qu X L，Bao C C，et al. Arabidopsis VILLIN5，an actin filament bundling and severing protein，is necessary for normal pollen tube growth［J］. The Plant Cell，2010，22(8)：2749-2767.

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[5]白小军,吴燕,牛艳,等.玉米中乙草胺和莠去津残留量GC-MS/MS分析法的建立[J].江苏农业科学,2014,42(11):334.
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　Zou Xiaowei,et al(0).Different expression of resistance-related genes between Sporisorium reilianum and Ustilago maydis interact with corn[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(8):150.
[7]杨洪兴,陈静,陈艳萍.江苏省玉米机械化生产的发展及育种对策思考[J].江苏农业科学,2014,42(11):116.
　Yang Hongxing,et al().Development and breeding strategy of mechanized production of maize in Jiangsu Province[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(8):116.
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　Zhang Liyan,et al (9).Effects of different fertilizers，fertilizer levels and fertilizing methods on yield，characters and benefit of maize[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(8):119.
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备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2025-04-21
基金项目：河南省职业教育学会职业教育教学研究课题(编号：2022-ZJXH-042)；河南省高等教育教学改革研究与实践项目(编号：2024SJGLX0896)；河南农业职业学院创新人才项目(编号：ZZ2405TD04)。
作者简介：王晓琼(1988—)，女，河南三门峡人，硕士，讲师，从事农作物分子生物学研究。E-mail：wangxiaoqiong2025@163.com。
更新日期/Last Update: 2026-04-20