杧果PEPC基因家族全基因组鉴定及表达分析

PEPC家族蛋白在植物光合碳同化过程中具有重要作用,同时具有多种非光合生物学功能,目前杧果中鲜见报道。本研究对杧果MiPEPCs进行了全基因组鉴定,并分析了它们在不同组织(成熟叶片、成熟树皮、种子、根、花、果肉和果皮)和两个品种(高糖品种台农一号杧和低糖品种热农1号杧)中的表达情况。结果表明,杧果MiPEPC基因家族成员4个,其理化特征较为相似,且所有MiPEPCs蛋白亚细胞定位预测均为细胞质。基因组定位发现杧果MiPEPCs分布于4条不同的染色体。联合拟南芥,水稻,菠萝的PEPCs蛋白进行系统进化分析显示可分为2个亚组,MiPEPCs分布在第I(PTPC)和II亚族(BTPC)。杧果植物型MiPEPCs和细菌型MiPEPCs分离时间早于单子叶植物和双子叶植物的分离时间,两者蛋白序列差异大,但仍具有一定的保守性。顺式作用元件分析显示,MiPEPCs含有数量较多的光响应元件和激素响应元件。转录组表达分析结合qPCR试验验证发现,MiPEPCs在不同杧果组织中的表达具有偏好性,可能参与杧果的多个生物学过程(包含光合和非光合过程),初步推测MiPEPC1、MiPEPC3可能参与杧果果实成熟过程,为进一步探究MiPEPC家族在杧果中的生物学功能奠定了基础。

苹果MdPEPC基因家族鉴定及在腋芽萌发中的作用

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase,PEPC)家族蛋白普遍存在各种植物中,在光合碳同化过程中起到重要作用,同时具有多种非光合生物学功能,但PEPC基因在苹果(Malus domestica Borkh.)中尚未研究报道。本研究以苹果新基因组数据为基础,利用生物信息学方法对苹果PEPC家族成员(the members of apple PEPC family,MdPEPC)进行鉴定,并对其在不同组织中的表达谱以及去顶和细胞分裂素噻重氮苯基脲(thidazuron,TDZ)处理后苹果腋芽转录组中的表达模式进行分析,以期探究MdPEPC基因在参与苹果腋芽萌发中的作用。结果表明,苹果MdPEPC家族共有6个成员,分布于6条不同的染色体上,且理化特征较为相似;系统进化树及序列比对分析显示其可分为2个亚组(GroupⅠ和GroupⅡ),其中Ⅰ组含4个MdPEPC家族成员,属于植物型PEPCs,而MdPEPC4和MdPEPC5则与拟南芥细菌型AtPPC4聚类到Ⅱ组;共线性分析表明,MdPEPC成员之间不存在串联重复,含7对片段重复;顺式作用元件分析显示,MdPEPC家族成员不仅受光和逆境等影响,还受多种激素综合调控;表达谱显示,除MdPEPC4和MdPEPC5外,其他植物型MdPEPC在不同组织中均有表达。转录组数据分析表明,去顶和TDZ处理后MdPEPC1和MdPEPC3表达量上调,而MdPEPC2则在处理后48h明显下调表达。综上所述,本研究通过对苹果MdPEPC家族的鉴定和分析,筛选出MdPEPC1、MdPEPC2和MdPEPC3作为调控苹果腋芽萌发的候选基因,以便后期对其进行深入研究。

榴莲PEPC基因家族全基因组鉴定及表达分析

本研究从榴莲全基因组中鉴定榴莲PEPC基因,并分析了它们在‘猫山王’榴莲不同组织(根,茎,叶和果肉)与3个不同品种(‘猫山王’,‘金枕头’和‘普玛尼’)果肉中的表达情况。结果共获得6个榴莲Dz PEPC家族成员,其蛋白理化特征较为相似,且所有榴莲PEPC蛋白亚细胞定位预测均可能存在于细胞质中。染色体定位显示榴莲PEPC位于5条不同的染色体。联合榴莲、水稻、菠萝、拟南芥的PEPC蛋白共同进行系统进化分析,结果显示共可分为2个亚组,Dz PEPC1、Dz PEPC3、Dz PEPC4和Dz PEPC5为PTPC亚族(植物型),Dz PEPC2和Dz PEPC6为BTPC亚族(细菌型),且发现榴莲PTBC和BTPC分离时间早于单子叶植物和双子叶植物的分离时间,两者基因结构和蛋白序列差异大,但仍具有一定的保守性。顺式作用元件分析显示,DzPEPC含有数量较多的光响应元件和激素响应元件。转录组表达分析发现,DzPEPCs在不同榴莲组织中的表达具有偏好性,可能参与榴莲的多个生物学过程(包含光合和非光合过程),并初步推测DzPEPC4与榴莲果肉发育过程相关。本研究可为进一步探究DzPEPC家族在榴莲中的生物学功能提供参考。