甜菜BvBADH基因家族全基因组鉴定及其高盐胁迫下的表达分析

【目的】甜菜碱醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase,BADH)是参与甘氨酸甜菜碱(glycine betaine,GB)合成的关键酶之一,在植物响应逆境胁迫过程中发挥重要作用。【方法】为探究甜菜(Beta vulgaris)BvBADH基因家族成员生物学功能及基因表达模式,本研究采用生物信息学方法,分析了蛋白质的理化性质、系统进化、基因结构、染色体定位、保守基序、蛋白结构、启动子顺式作用调控元件,并通过RT-qPCR对其在盐胁迫下的表达模式进行分析。【结果】共鉴定出9个BvBADH基因家族成员,含有9-15个外显子,8-14个内含子,平均氨基酸个数为516,平均分子量为55.84 kD,等电点为5.24-6.98。系统进化分析发现,高等植物BADH可分为3个簇,分别为簇Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,其中簇Ⅲ成员进一步分为簇Ⅲa和Ⅲb两个亚簇。BvBADH基因家族在3个簇中均有分布,分别含有3、1和5个成员。甜菜BvBADH基因家族主要含有胁迫响应元件、激素响应元件和生长发育响应元件,每个成员的顺式作用调控元件数量为13-21个。进一步对BvBADH在盐处理下甜菜叶片中的表达模式分析发现,100和150 mmol/L NaCl不同程度地诱导BvBADH基因家族成员的表达;但相比之下,它们在100 mmol/L NaCl处理下的表达量高于150mmol/L NaCl。【结论】BvBADH基因家族在甜菜响应盐胁迫过程中扮演着重要角色,为我国北方地区农作物抗逆性遗传改良提供优异基因资源。

BADH在植物响应非生物胁迫中的作用

非生物胁迫(如高盐、干旱、高温和寒冷等)是制约植物生长和发育的主要环境因素。甜菜碱作为一种有效的小分子渗透调节物质,在植物体内大量积累不仅无危害,而且还可有效地提高植物的抗逆性。甜菜碱醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase,BADH)是甜菜碱合成通路中的关键酶,在植物抗逆性中发挥着极其重要的作用。本文对BADH的结构、分类、生物学功能及其在植物响应非生物胁迫中的作用等方面的研究进展加以综述,并对其未来研究方向进行展望,为其在农作物抗逆性遗传改良中的应用提供一定依据。