杧果过氧化物酶基因家族鉴定与生物信息学分析

植物过氧化物酶(POD)参与植物发育、激素信号传导和响应胁迫,但鲜见杧果POD基因的研究报道。本研究以杧果基因组数据为参考,利用生物信息学方法从蛋白质特性、系统进化关系、基因结构、启动子顺式作用元件、基因表达模式等多个方面鉴定POD基因家族成员,通过转录组和实时荧光定量PCR分析POD基因家族成员在增强UV-B照射下的表达模式。杧果POD(MiPOD)基因家族共有77个家族成员,分布于20条染色体与2个碎片片段中,其编码的氨基酸数量为206~500 aa,稳定蛋白占多数,大部分为亲水性蛋白;预测大部分MiPOD亚细胞定位于叶绿体内;根据进化关系分为7个亚组,亚组成员间的基因结构相似;共线性分析结果表明,MiPOD基因参与片段复制的比例较高,推测其可能与MiPOD家族的扩张有关;选择压分析结果表明,共线性基因Ka/Ks值均远小于1,说明MiPOD在进化过程中可能主要受到纯化选择作用;MiPOD基因的启动区域包含大量光响应、激素响应与逆境响应元件;MiPOD在增强UV-B照射下的果实生长发育过程中具有不同的表达模式,其中高表达成员仅MiPOD7的表达量存在显著差异,MiPOD7在UV-B胁迫下的表达量显著高于对照,推测可能在杧果果实响应UV-B胁迫中发挥重要作用。综上所述,MiPOD基因家族成员可能通过片段复制和内含子减少模式进化,并通过感受不同种类的信号而行使不同的功能,从而形成不同的表达模式。本研究为进一步研究杧果POD基因对不同信号的响应机制奠定基础。

杧果超氧化物歧化酶基因家族鉴定与生物信息学分析

超氧化物歧化酶(SOD)是植物抗氧化系统中的一类重要酶,在植物生长发育中起着重要作用,为探究杧果SOD(MiSOD)的基因功能,在不同组织与增强UV-B照射下的表达模式。本研究基于杧果基因组,利用生物信息学方法,从蛋白质特性、系统进化关系、基因结构、启动子顺式作用元件等多个方面鉴定MiSOD基因家族成员,并通过转录组分析鉴定MiSOD基因家族成员的表达模式。杧果中共鉴定得到10个SOD基因,MiSOD蛋白大多属于稳定蛋白与酸性蛋白。多物种SOD蛋白系统发育分析表明,SOD按照蛋白类型被聚类为三个亚组。基因结构分析显示,SOD基因含有5~8个内含子,同一进化分支的基因,结构更为相似,其蛋白的保守基序与保守结构域也相同。10个MiSOD分布于7条染色体与1条碎片片段上,包含3对片段复制基因。顺式作用元件分析表明,MiSOD成员启动子中包含生长发育元件、激素响应元件和逆境响应相关元件。MiSOD基因在“Alphonso”杧果不同组织中表达模式不同,MiCu/Zn-SOD3、MiFe-SOD1、2、3在不同组织中表达量均较低,果肉、叶片、树皮和果皮中MiCSD4表达量最高,种子中MiMSD1表达量最高,根与花中,MiCSD1表达量最高;在增强UV-B照射的“台农一号”杧果果肉中,与对照相比,MiSOD基因没有显著差异。综上所述,MiSOD基因家族成员可能通过感受不同种类的信号而行使不同的功能,从而形成不同的表达模式;在“台农一号”杧果响应UV-B胁迫中,SOD可能不起关键作用。本研究为进一步研究MiSOD基因对不同信号的响应机制奠定基础。

增强UV-B辐射对“台农一号”杧果果实品质及其抗氧化酶防御系统的影响

为了探究增强UV-B辐射处理对杧果Mangifera indica L.果实品质及其抗氧化酶防御系统的影响,选择生长健壮的“台农一号”杧果成年树为试验材料,设置96 kJ·m^(-2)·d^(-1)增强UV-B辐射处理,以自然光为对照,连续两年进行田间试验,测定比较不同花后时间两个处理的果实可溶性固形物、可滴定酸含量,果肉活性氧含量及抗氧化酶活性等生理生化指标。结果表明,在2021—2022及2022—2023年度,增强UV-B辐射处理后期抑制果实可溶性糖积累,减缓可滴定酸含量下降,使成熟期果实糖酸比比对照(自然光)显著下降,导致果实主要风味品质变差;增强UV-B辐射处理的果肉相对电导率和丙二醛含量显著高于对照(自然光)。增强UV-B辐射处理的过氧化氢和超氧阴离子含量在后期快速积累并显著高于对照(自然光),羟自由基清除率显著低于对照(自然光)。过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性随增强UV-B辐射处理时间延长总体呈下降趋势,过氧化氢酶活性在增强UV-B辐射处理后期显著高于对照(自然光)。说明增强UV-B辐射处理在果实膨大前期通过增强抗氧化防御酶活性而清除活性氧自由基,缓解增强UV-B辐射造成的损伤;在果实膨大后期或成熟期抗氧化酶活性下降,造成果实中活性氧自由基积累增加,引起果实活性氧损伤,导致果实品质变劣。