甘蔗β-胡萝卜素异构酶基因家族的鉴定、定位和表达分析

独脚金内酯(strigolactones,SLs)是一种广泛存在、能够抑制植物分蘖或分枝的植物激素.β-胡萝卜素异构酶(D27)是SLs合成中的关键酶,但是目前关于甘蔗D27基因家族的鉴定与分析鲜有报道.本研究通过挖掘甘蔗原始亲本之一的割手密种基因组数据鉴定了5个割手密种D27基因家族成员.系统进化树分析发现,割手密种D27s分处在3个不同系统发育分支,与高粱D27s高度同源.保守结构域预测揭示,割手密种D27s包含 β-胡萝卜素异构酶的典型结构域Pfam:DUF4033.顺式元件分析结果显示,割手密种D27s主要参与调控激素和胁迫响应,以及植物生长发育等.基于甘蔗栽培种转录组数据分析发现,甘...

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Published in作物学报 Vol. 47; no. 5; pp. 882 - 893
Main Authors 黄宁, 惠乾龙, 方振名, 李姗姗, 凌辉, 阙友雄, 袁照年
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 玉林师范学院农学院,广西玉林 537000%福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心,福建福州 350002 12.05.2021
Subjects
基因家族
生物信息学
分蘖
β-胡萝卜素异构酶
甘蔗黑穗病菌
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ISSN0496-3490
DOI10.3724/SP.J.1006.2021.04128

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Summary:独脚金内酯(strigolactones,SLs)是一种广泛存在、能够抑制植物分蘖或分枝的植物激素.β-胡萝卜素异构酶(D27)是SLs合成中的关键酶,但是目前关于甘蔗D27基因家族的鉴定与分析鲜有报道.本研究通过挖掘甘蔗原始亲本之一的割手密种基因组数据鉴定了5个割手密种D27基因家族成员.系统进化树分析发现,割手密种D27s分处在3个不同系统发育分支,与高粱D27s高度同源.保守结构域预测揭示,割手密种D27s包含 β-胡萝卜素异构酶的典型结构域Pfam:DUF4033.顺式元件分析结果显示,割手密种D27s主要参与调控激素和胁迫响应,以及植物生长发育等.基于甘蔗栽培种转录组数据分析发现,甘蔗割手密种D27基因家族成员(Sspon.06G0012830-1A)的同源基因同时参与甘蔗分蘖调控及黑穗病菌胁迫响应.在此基础上,我们克隆获得了甘蔗栽培种ROC22中的同源基因cDNA序列,命名为ScD27.1(GenBank登录号为MT499895).生物信息学分析结果显示,ScD27.1编码266个氨基酸,其蛋白等电点为8.91,分子量为30.00 kD,是不稳定蛋白且定位于叶绿体.二级结构主要包括 α-螺旋和无规则卷曲,具有叶绿体转运肽,包含4个泛素化位点和18个磷酸化位点.qRT-PCR表达分析表明,ScD27.1基因受ABA及H2O2显著诱导表达,但对MeJA、SA胁迫响应不明显.亚细胞定位结果显示,ScD27.1蛋白可能定位于细胞膜和叶绿体,参与细胞内膜泡运输或由液泡前体、胞内运输小泡分拣运输.以上研究表明,ScD27.1基因可能参与黑穗病菌侵染诱导的甘蔗分蘖及ABA和H2O2相关信号通路.本研究为了解甘蔗ScD27.1蛋白在胞内运输和分蘖中的作用及其参与甘蔗-黑穗病菌互作提供一定的基础理论.
ISSN:0496-3490
DOI:10.3724/SP.J.1006.2021.04128