亚麻生氰糖苷合成关键酶CYP79基因家族的鉴定及表达分析

CYP79蛋白是生氰糖苷合成关键酶,但关于亚麻CYP79基因的研究鲜有报道。本研究对包括亚麻在内的9种作物的CYP79基因家族进行了鉴定,并分析了亚麻CYP79基因的序列特征、复制事件、共线性关系、系统进化、顺式作用元件及表达模式。结果表明,在亚麻、白亚麻、毛果杨、木薯、芝麻、高粱、大豆、葡萄及水稻中分别鉴定到9、9、3、2、5、7、6、16和4个CYP79家族成员;系统进化分析显示,CYP79基因的进化具有物种特异性;LuCYP79不均匀分布在4条染色体上,具有1~3个外显子,其启动子区含大量激素与逆境响应相关元件;共克隆到8个亚麻CYP79基因的全长DNA序列及5个成员的全长cDNA序列;LuCYP79蛋白序列长度为282~565aa,等电点为5.84~9.14,分子量为31.56~62.86kD,均为亲水性蛋白,定位于内质网;共有5对基因发生复制事件,占全部基因的77.8%,全部经历了强烈的纯化选择,其中LuCYP79-1和LuCYP79-9在拟南芥和木薯中均具有同源基因。表达分析表明,LuCYP79家族成员具有组织特异性,且各成员在不同遗传背景下表达模式不同,其中LuCYP79-1、LuCYP79-7、LuCYP79-8和LuCYP79-9在4个品种中的表达差异显著。相关分析表明,50d时的LuCYP79-1/LuCYP79-7与成熟亚麻籽中生氰糖苷含量呈极显著正相关,20d时的LuCYP79-7/LuCYP79-8及(LuCYP79-7+LuCYP79-9)/LuCYP79-8分别与成熟亚麻籽中生氰糖苷含量呈极显著正相关,初步推测其可能是亚麻籽生氰糖苷合成的关键基因。研究结果对进一步阐明亚麻CYP79蛋白的功能具有积极意义,并为培育低生氰糖苷亚麻品种提供了理论参考。