莲雾PG基因家族全基因组鉴定及表达分析

【目的】鉴定并分析莲雾[Syzygium samarangense(Bl.)Merr.et Perry]多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase,PG)基因家族,为莲雾裂果相关调控分子机制的探究提供参考。【方法】利用生物信息学方法对莲雾PG基因家族进行鉴定和分析,并基于转录组和实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)验证分析SsPGs在不同组织器官中以及外源脱落酸(abscisic acid,ABA)喷施果实后在果皮中的表达情况。【结果】莲雾全基因组共鉴出25个SsPGs成员,随机分布在10条染色体上,并出现了基因串联重复现象。系统发育分析表明,莲雾、拟南芥、番茄、苹果、葡萄和枣的PG蛋白分为7类(Group A~G);除了Group G的SsPG1外,其余SsPGs都具有PG基因家族高度保守结构域,在进化过程中主要受纯化选择作用的影响。基因结构分析显示,SsPGs基因家族的蛋白基序出现明显的区组性序列同源性和保守性,且所有基因都含有内含子;表达模式分析显示,SsPG12、SsPG13和SsPG24在根中特异性表达,SsPG25在根和果肉中特异性表达,SsPG2和SsPG4在根、茎、叶、花、子房和果肉中高表达,SsPG22在果肉和叶子中高表达,SsPG18在子房中低表达;这说明SsPGs可能与营养和生殖生长有关,参与激素信号、光合作用以及抗病等不同信号转导途径。果皮喷施外源ABA后,PG活性显著提高,随着果实成熟达到最大值,随后下降。qRT-PCR表明,外源ABA处理后,果皮中SsPG2和SsPG4的表达均有所上调,且SsPG4的相对表达量在SsPGs基因家族中最高。【结论】SsPGs在莲雾营养和生殖生长过程中可能具有不同的功能,参与不同的信号转导途径,其中SsPG2、SsPG4、SsPG18和SsPG22在莲雾PG活性的变化和果实开裂中可能起重要作用。

基于转录组的荔枝PG基因家族鉴定及表达分析

本研究利用转录组数据对荔枝的PG基因家族进行分析,以探究PGs基因在荔枝中存在的形式,及荔枝PG基因家族在荔枝果实衰老中的作用及表达规律。结果表明,(1)荔枝中存在21个PG基因家族成员,它们的理化性质差异较大,多数蛋白表现为酸性及亲水性,位于细胞外基质或细胞质膜上。(2)该基因家族成员都存在保守基序8和保守基序14,结构域SPNTDG(Ⅰ)、GDDC(Ⅱ)和RIK(Ⅳ),但缺失了结构域CGPGHG(Ⅲ)。(3)进化树显示该基因家族成员分为5个类群,其中GroupⅢ是主要类群,其他类群在进化过程中逐渐形成。(4)RT-qPCR结果表明该基因家族的蛋白在荔枝生长发育过程中发挥不同作用,研究发现PG3、PG12、PG15、PG21与果实的衰老有关,表达量随果实衰老进程加剧而不断升高,它们正向调控了果实的衰老。本研究初步探究了PG基因家族成员在荔枝果实衰老过程中的作用,找出了几个和果实衰老相关的PG基因,为进一步研究荔枝的生理提供参考。