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摘要
目的聚酮合酶（Polyketidesynthases，PKSs）是聚酮化合物合成的关键酶，在植物生长发育、抗逆以及植物与环境之间的信息交互等方面起着重要的作用。本研究旨在从全基因组层面对汉麻（CannabissativaL.）PKS基因家族进行鉴定和功能分析，为解析汉麻次生代谢产物的合成与积累奠定理论基础。方法基于已发布的高质量汉麻基因组，利用生物信息学工具对汉麻PKS基因家族进行鉴定并对其物化性质、基因结构、蛋白构象以及表达模式进行分析，此外本研究也利用Alphafold算法对关键PKS蛋白结构进行预测。结果共鉴定出9个汉麻PKSs（CsPKS1～CsPKS9），分布在5条染色体上。通过对汉麻和其他物种PKS的系统发育分析，CsPKSs主要被分为3组：group1包括CsPKS2～CsPKS4与花药特异性CHS样酶（Antherspecificchalconesynthase-like，ASCL）同源；group2含有CsPKS1和CsPKS5～CsPKS8为类CHS超家族（Chalconesynthaselike，CHSL）与苯戊酮合酶（Valerophenonesynthase，VPS）和茋类合酶（stilbenesynthase，STS）等关系较密切；group3仅含有CsPKS9，为查尔酮合成酶（Chalconesynthase，CHS）参与类黄酮的合成。其中，CsPKS1和CsPKS7串联重复，是汉麻中酚萜类化合物合成通路中的橄榄醇合成酶（olivetolsynthases，OLS）。此外，CsPKS5和8可能参与汉麻茋类化合物的生物合成。CsCHS的功能在进化中相对保守，而CHS-like的CsPKS的功能出现了分化。通过对汉麻不同组织部位和不同品种腺毛的RNA-seq数据分析，汉麻PKSs基因的表达存在组织特异性，尤其与酚萜类、类黄酮、茋类次生代谢产物密切相关的基因在雌花和苞片中特异性表达。结论本文为深入研究汉麻PKS基因家族的功能提供了方向，为进一步阐明汉麻中萜酚类化合物的生物合成机制和CsPKSs在汉麻中的生理功能奠定基础，并对开发新聚酮化合物药用资源提供理论基础。
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