玉竹蔗糖合成酶(SUS)基因家族的鉴定、表达分析及PoSUS1基因的克隆

多糖是玉竹的质量标志物,在免疫调节、抗肿瘤等方面具有显著的药理作用。作为多糖合成的关键酶之一,蔗糖合成酶(sucrose synthase,SUS)一直是揭示植物多糖合成的重要研究内容。基于转录组序列信息,本研究利用生物信息学手段对玉竹SUS基因家族及其成员进行鉴定,并利用荧光定量PCR(qPCR)对其成员表达模式进行分析。结果表明:玉竹转录组共获得8个具有ORF序列的PoSUS基因家族成员,其编码蛋白质含有111~310个氨基酸,分子量为12.81~35.43 kDa,其理论等电点为5.83~9.18。系统进化树分析表明,8个PoSUS基因家族成员可分为3个亚家族,其中第Ⅲ亚家族基因成员数目最多。亚细胞定位预测显示大多数PoSUS蛋白定位在叶绿体。基因表达模式分析表明,PoSUS1和PoSUS6基因在多糖积累的根茎组织中表达量最高,且高多糖种质HN1中PoSUS1和PoSUS2表达量显著高于低多糖种质AH2。此外,本研究还从种质HN1和AH2克隆得到PoSUS1基因CDS序列,其编码蛋白在2份种质间存在3处氨基酸差异,且这些差异位于PoSUS1蔗糖合成酶结构域。本研究结果为深入研究玉竹SUS基因功能奠定基础,也为玉竹药用品质形成分子机制研究提供理论依据。