藜麦GST基因家族鉴定及冷胁迫下表达模式分析

Genome-wide identification of the GST gene family and its expression pattern analysis under cold stress in quinoa(Chenopodium quinoa Willd.)

冷胁迫会直接影响植物的生长和发育,并在植物体内不断累积有害物质。谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase, GST)是一种对细胞保护至关重要的抗氧化酶,通过减少活性氧引起的生理性损伤,在生物和非生物应激反应中发挥重要作用。藜麦(Chenopodium quinoa Willd.)中富含蛋白质、氨基酸等对人体有益的物质,但藜麦苗期易受冷空气侵袭而导致减产。因此,鉴定藜麦耐寒相关基因是必要的,为此鉴定藜麦GST基因家族成员,并分析藜麦GST基因在冷胁迫下不同组织中的表达模式。结果表明,在藜麦基因组中共鉴定出59个藜麦GST基因成员,其氨基酸长度范围为199~416 aa,分子量在22.72~47.45 ku范围内,随机分布在14条染色体上,通过系统发育分析将其分为8个亚家族,在启动子区域中分析发现多个低温顺式作用元件(LTR)和多种生长发育及代谢相关的元件。在藜麦GST基因家族中共发现11对串联重复基因和11对片段重复基因,表明基因复制事件是该物种GST基因家族进化的主要驱动力。基因的组织特异性表达分析结果显示,大多数藜麦GST基因在不同持续时间的冷胁迫下可以作出响应,特别是在叶片上高表达。结果可为进一步研究藜麦GST基因功能提供基础,为藜麦耐寒品种选育提供候选基因。