陆地棉ACX基因家族的鉴定与功能分析

【目的】通过对陆地棉酰基辅酶A氧化酶(acyl coenzyme A oxidase,ACX)基因家族进行鉴定和表达分析,为后续研究ACX基因的功能奠定基础。【方法】采用生物信息学方法对陆地棉基因组中ACX基因家族成员进行鉴定,并系统分析其理化性质、基因结构、进化关系、基因复制、启动子区顺式作用元件和表达模式等。利用病毒诱导的基因沉默技术初步探究GhACX16基因的功能。【结果】陆地棉基因组中鉴定到20个ACX基因,分布在13条染色体上,聚类分析将其分为4个亚族。非同义突变率/同义突变率(Ka/Ks)分析结果表明陆地棉ACX家族基因经历了较强烈的纯化选择。ACX基因的启动子区含有热应激、干旱、植物激素响应等相关的顺式作用元件。非生物胁迫下的表达模式分析结果显示,陆地棉ACX基因明显响应高温、低温、盐和模拟干旱胁迫;分析高温胁迫下耐高温与高温敏感棉花材料不同发育时期的花药中ACX基因的表达模式,发现GhACX5和GhACX16基因的表达量变化明显。与阴性对照相比,高温胁迫下GhACX16基因沉默的棉苗表现出明显的耐高温特征,且叶片中脯氨酸含量、叶绿素含量和过氧化氢酶活性显著升高,而丙二醛含量显著降低。【结论】陆地棉ACX基因的鉴定及表达模式分析表明,ACX基因广泛参与非生物胁迫响应;经基因沉默试验和生理生化分析初步推测其中的GhACX16基因可能在高温胁迫响应中发挥重要的功能。