高粱LKR基因结构及在种子发育中的表达特征分析

作者：李欣宇; 徐启宇; 卫宇翔; 王景雪^*

来源：山西农业科学, 2022, 50(12): 1591-1598.

• 高粱
• 赖氨酸酮戊二酸还原酶
• 生物信息学
• 种子发育时空表达

高粱是优质的酿造原料和饲料作物，但高粱籽粒中缺乏赖氨酸，影响了高粱的营养价值，其中，赖氨酸酮戊二酸还原酶/酵母氨酸脱氢酶（LKR/SDH）是赖氨酸降解途径的关键酶。为修饰赖氨酸酮戊二酸还原酶、减少赖氨酸的降解、提高高粱籽粒营养品质的研究提供数据支持，基于高粱基因组数据库，应用生物信息学方法分析了高粱LKR基因的结构、保守结构域等，预测了其蛋白的二级、三级结构、理化性质和系统进化关系，并采用实时荧光定量PCR检测LKR基因在高粱种子不同发育阶段的表达特性。结果表明，高粱LKR基因定位在4号染色体上，有4个保守结构域。预测结果发现，高粱LKR蛋白二级结构主要为α-螺旋，其三级结构为α-β结构类型；该蛋白是亲水的不稳定蛋白，无跨膜结构，并且没有信号肽，属于非分泌蛋白。此外，高粱LKR蛋白有14种蛋白激酶位点，磷酸化的位点主要是丝氨酸Ser(45个)、苏氨酸Thr(37个)、酪氨酸Tyr(12个)。系统进化树分析表明，高粱与玉米的ZmLKR基因相似性达94.33%。通过qRT-PCR分析发现，授粉后20 d的高粱籽粒中LKR基因表达量最高。

• 单位
  生命科学学院; 山西大学