Hintergrund/Ziele: Das Arabidopsis thaliana GDS1 (Growth, Development and Splicing 1) Gen wurde kürzlich als ein Schlüsselregulator identifiziert, der die Nitrat-Signalisierung mit der Blattalterung verbindet. Eine systematische Analyse der GDS1-Genfamilie im Mais (Zea mays L.) fehlt jedoch. Diese Studie zielt darauf ab, die ZmGDS1-Genfamilie im Mais zu identifizieren und zu charakterisieren, um eine Grundlage für funktionelle Studien zu deren Rollen beim Wachstum, der Entwicklung und der durch niedrige Stickstoffkonzentrationen induzierten Blattalterung bereitzustellen. Methoden: Potenzielle ZmGDS1-Familienmitglieder wurden durch die Suche im Mais B73 Referenzgenom mittels BLASTP (Version 2.11.0+) und HMMER (Version 3.4) unter Verwendung der Arabidopsis GDS1 Proteinsequenz als Vorlage identifiziert. Kandidatensequenzen wurden auf das Vorhandensein der konservierten zf-CCCH-Domäne mittels NCBI CD-Search und SMART überprüft. Phylogenetische Beziehungen, Genstrukturen, konservierte Motive, chromosomale Verteilung, Kollinearität und Promotor-cis-Elemente wurden umfassend mit MEGA 11, TBtools (Version 1.098), MEME (Version 5.5.9) und PlantCARE analysiert. Phylogenetische Bäume wurden mittels Maximum-Likelihood-Methode (ML) mit dem LG+G+I-Modell und 1000 Bootstrap-Replikaten erstellt. Ergebnisse: Dreizehn ZmGDS1-Gene wurden identifiziert, die ungleichmäßig auf acht Maischromosomen verteilt sind. Die phylogenetische Analyse klassifizierte die ZmGDS1-Proteine in vier distincte Gruppen (A–D), wobei eine linien-spezifische Expansion in Gruppe D erkannt wurde. Während alle Mitglieder die konservierte zf-CCCH-Domäne enthielten, variierten ihre Motifzusammensetzungen beträchtlich; ZmGDS1.1 zeigte die komplexeste Struktur, während ZmGDS1.12 die einfachste war. Vorhersagen zur subzellulären Lokalisation zeigten, dass die meisten ZmGDS1-Proteine in den Zellkern gerichtet sind, was mit einer möglichen Funktion als Transkriptionsfaktoren übereinstimmt. Die Promotoranalyse offenbarte eine Fülle von cis-Elementen, die mit Lichtreaktion, Hormon-Signalisierung (Methyljasmonat, Abscisinsäure, Auxin) und Stressantworten in Verbindung stehen. Bemerkenswerterweise wiesen phylogenetisch verwandte Gene tendenziell ähnliche cis-Element-Profile auf. Schlussfolgerungen: Diese genomweite Analyse liefert die erste Charakterisierung der ZmGDS1-Genfamilie im Mais. Die beobachtete strukturelle Konservierung und Vielfalt sowie regulatorische Elemente, die mit seneszenz-assoziierten Signalen verknüpft sind, stützen die Hypothese, dass ZmGDS1-Gene zur Blattalterung beitragen könnten, insbesondere unter niedrigen Stickstoffbedingungen. Diese Ergebnisse bilden die Grundlage für zukünftige funktionelle Validierungsstudien.
Wang et al. (Do.,) untersuchten diese Fragestellung.