葡萄COMT基因家族的鉴定与表达分析

【目的】咖啡酸O-甲基转移酶(COMTs)是木质素合成过程中一种多功能酶,参与多种初生代谢和次生代谢途径,在植物木质素次生物质合成及植物抗逆胁迫反应中起着重要作用。旨在鉴定葡萄COMT基因家族成员,探究其对葡萄真菌病害胁迫的响应,为葡萄抗病育种提供基因资源。【方法】基于拟南芥COMT基因搜索葡萄COMT基因家族,运用生物信息学方法研究葡萄COMT蛋白质理化性质、基因染色体定位、motif分析和启动子顺式作用元件等;利用荧光定量PCR法分析COMT基因在抗病品种摩尔多瓦和感病品种夏黑葡萄上接种霜霉病的表达模式。【结果】从葡萄中鉴定出26个COMT基因,主要位于第10、12和15号染色体上;蛋白质分子质量差异较大,属于不稳定的两性蛋白;亚细胞定位显示其蛋白主要位于细胞质和细胞外。从构建的系统进化树中发现,该家族分为Ⅰ和Ⅱ2个亚组,在进化过程中比较保守,与拟南芥和水稻亲缘关系较近。启动子分析表明,葡萄COMT基因启动子包含丰富的植物激素响应和胁迫响应的顺式元件,接种葡萄霜霉病后,在抗病品种摩尔多瓦中,除COMT2基因外其余25条COMT基因在接种24 h后均显著上调,而在感病品种夏黑中只有63%的COMT基因出现显著上调,且抗病品种的表达量显著高于感病品种,其中以VvCOMT1、5、6、7、8、9和19上调最为显著。【结论】共鉴定了26个葡萄COMT基因家族成员,同时发现COMT基因在葡萄抗病品种中受霜霉病的强烈诱导,表明木质素在葡萄抗病中起重要作用,可为后期研究葡萄抗霜霉病分子机制提供候选基因。