植物棉子糖家族寡糖(RFOs)在种子活力及非生物胁迫中的生物学功能研究进展

植物生长发育遭受的非生物胁迫及其种子储藏过程中活力的丧失,是农业生产上难以解决的两大问题。棉子糖家族系列寡糖(RFOs)是植物中广泛存在的可溶性低聚糖,其代谢产物一方面可通过多种途径参与植物抵抗非生物胁迫,另一方面可参与调控种子活力,但目前RFOs在不同胁迫中的调控途径和分子机制尚不明确。因此,解析RFOs的生物学功能,对于利用该通路改善作物经济性状、提高作物产量具有重要的现实意义和应用价值。本文主要阐述了RFOs的合成与分解代谢通路,总结近年来RFOs在种子活力、非生物胁迫特别是干旱胁迫及冷胁迫中的研究进展,讨论RFOs代谢作用机制方面研究存在的不足,并展望RFOs代谢未来重点研究方向。

苹果肌醇半乳糖苷合酶基因家族鉴定与表达分析

肌醇半乳糖苷合酶(galactinol synthase, GolS)是棉子糖家族寡糖(raffinose family oligosaccharides, RFOs)生物合成中的关键酶,在植物响应非生物胁迫的过程中发挥重要作用。本研究通过生物信息学的方法,基于本团队组装的耐寒优质苹果(Malus pumila)品种‘寒富’的基因组,对苹果Gol S基因家族成员进行鉴定、比较与表达分析。结果表明,‘寒富’基因组中共有42个MdGolS成员,它们分布于16条染色体上。系统发育分析表明, MdGolS基因家族成员分为三个亚家族,相同亚家族成员的保守基序的分布和种类较为一致。共线性分析表明,大片段复制现象是MdGolS基因家族扩增的主要动力。分析发现GolS基因启动子序列含有多种与植物生长发育、胁迫反应等相关的应激反应元件和激素响应元件。此外,结合冷冻处理的转录组数据发现,与不耐寒性品种‘长富2号’相比, MdGolS15、MdGolS22、MdGolS27、MdGolS35和MdGolS42仅在耐寒性品种‘寒富’中受到低温胁迫的强烈诱导,推测可能在响应低温中发挥重要作用。GolS基因家族的鉴定与分析为研究低温诱导RFOs合成代谢增强苹果耐寒性的机制提供研究基础。