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摘要
八氢番茄红素合成酶（phytoene synthase, PSY）是植物类胡萝卜素合成途径中的第一个限速酶，对植物的生长发育具有重要作用。为了解菠菜（Spinacia oleracea L.）中PSY基因家族功能，本研究通过生物信息学方法对菠菜PSY基因家族成员的数目、结构、启动子元件、氨基酸特性和基因进化等进行鉴定分析，并利用实时荧光定量PCR技术（RT-qPCR）分析其在菠菜组织中及响应红蓝光比例变化的表达模式，同时测定R1B3（红光∶蓝光=1∶3）和R3B1（红光∶蓝光=3∶1）处理后菠菜总类胡萝卜素含量，进行SoPSYs基因表达量与总类胡萝卜素含量变化的相关性分析。结果显示，菠菜共有4个PSY基因，含有SQS＿PSY保守结构域，SoPSY蛋白为亲水性蛋白。菠菜PSY1、PSY2和苋科的甜菜进化关系较近，PSY3、PSY4与番茄PSY3有较近的亲缘关系。菠菜PSY基因启动子序列上存在多种光响应和植物激素相关元件。SoPSY基因具有组织表达特异性，SoPSY1、SoPSY2、SoPSY3仅在叶片中表达，SoPSY4主要在根中表达。菠菜类胡萝卜素含量在R1B3和R3B1处理后均下降。不同基因型菠菜中，各SoPSY基因响应红蓝光比例变化的表达模式具有差异性，其中SoPSY1的表达在栽培类型菠菜中无显著变化，SoPSY2的表达模式在两种类型菠菜中相反，SoPSY3在野生型与栽培型菠菜中表达模式一致，且这3个基因的相对表达水平与总类胡萝卜素含量变化密切相关。本研究为深入了解PSY基因在菠菜中的生物学功能，以及响应红蓝光比例变化的调控机理奠定了基础。
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单位上海师范大学; 生命科学学院
