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摘要
纤维素是植物根系的主要成分之一，在植物抗倒伏中起到关键作用。CesA7是控制纤维素合成的重要基因，在甘蔗中的功能未知。以水稻OsCesA7基因为参考序列，在甘蔗割手密（Saccharumspontaneum）、甘蔗杂交栽培品种（Saccharum spp. hybrid）、甘蔗热带种（S. officinarum）3个基因组中进行同源分析及功能预测。基于该基因及其同源基因的进化分析显示杂交栽培品种的CesA7基因和热带种的CesA7基因更为接近，禾本科植物有明显的聚类，但不能区分草本植物和木本植物。甘蔗CesA7基因的启动子区域含有大量的光反应和茉莉酸甲酯元件，说明该基因可能参与植株的光形态建成和甘蔗抗逆反应。启动子和蛋白互作预测表明CesA7基因与MYB转录因子存在互作，说明其在作物生长发育和胁迫响应中起到一定作用。此外，水稻和高粱中CesA蛋白的功能预测显示，其参与调控了纤维素合成和木质素降解过程。通过对7个甘蔗及其近缘属代表种质的苗期根和叶的转录组数据分析，发现CesA7基因在根中表达量远高于叶，推测该基因参与调控甘蔗根系的发育。在甘蔗及近缘属不同种质中对该基因进行SNP变异检测，发现在割手密中核苷酸多态性最高。外显子区域的核苷酸多态性明显高于内含子区域，在基因第4个外显子（2000 bp左右）区域的多态性最高，推测在该位点可能经受平衡选择造成不同等位基因的功能分化。借助多序列比对结合重测序数据分析，本研究挖掘了2个可区分割手密和热带种的潜在分子标记。该研究结果对进一步研究和利用CesA7基因改良甘蔗品种提供理论指导。
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单位亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室; 广西大学
