甘蓝蔗糖合成酶基因家族鉴定及响应低温胁迫表达模式分析

Identification of cabbage sucrose synthase gene family and its expression pattern in response to low temperature stress

蔗糖合成酶(SUS)是植物蔗糖代谢的关键酶之一,它不仅影响植物的产量和品质,还在植物抵御逆境胁迫中起重要作用。基于已经公布的甘蓝全基因组数据信息,利用生物信息学方法对甘蓝BoSUS基因家族成员进行鉴定,分析其系统进化关系、染色体定位、基因结构、启动子顺式作用元件和低温胁迫下的表达模式。结果表明,甘蓝全基因组共鉴定到7个BoSUS基因成员,系统进化分析分成3个亚组(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)。BoSUS蛋白氨基酸长度范围为805(BoSUS1a)~940(BoSUS6b)个,均是亲水性蛋白。在芸薹族特异的全基因组3倍化事件后,与拟南芥AtSUS 4共线性的甘蓝BoSUS4基因发生了丢失,与AtSUS1、AtSUS6共线性的BoSUS1和BoSUS6基因均发生了扩张,出现了双拷贝(BoSUS1a、BoSUS1b和BoSUS6a、BoSUS6b)。表达模式分析表明,BoSUS1a、BoSUS1b和BoSUS 3基因在甘蓝不同器官/组织尤其在花器官的蔗糖代谢中起着重要作用,为库器官(花)的发育提供能量和物质。耐冷甘蓝CT-923叶片中BoSUS 1a和BoSUS1 b基因表达水平在低温处理6、24 h后相比对照急剧升高,BoSUS1a和BoSUS1b酶活性增强,为甘蓝产生保护性反馈机制提供能量,使得耐冷甘蓝CT-923耐寒性增强。综上所述,本研究为解析甘蓝BoSUS基因响应低温胁迫的分子机制和指导甘蓝耐寒种质资源创新具有重要意义。