毛竹赤霉素合成相关酶基因的全基因组鉴定和表达分析

作者：杨意宏; 王思宁; 徐浩; 孙化雨; 赵韩生; 陈段芬; 高志民^*

来源：基因组学与应用生物学, 2018, 37(09): 3966-3977.

DOI：10.13417/j.gab.037.003966

• 毛竹
• 赤霉素生物合成
• 分子特征
• 基因表达模式

赤霉素(GA)参与调节植物多种生长发育过程,其生物合成在体内受到严格的控制。研究毛竹(Phyllostachys edulis)赤霉素合成通路相关的酶基因,对于揭示其在毛竹生长发育中的作用具有重要价值。对毛竹全基因组进行分析发现,涉及赤霉素生物合成的酶基因有7类共50个,包括4个CPS、3个KS、5个KAO、1个KO、10个GA20ox、20个GA2ox、和7个GA3ox。不同酶基因的各个成员虽是比较保守的,但其基因结构、基本理化性质均存在着一定的差异。亚细胞定位预测表明,PeCPSs和PeKSs定位在叶绿体上,PeKAOs位于内质网上,PeGA20oxs、PeGA2oxs和PeGA3oxs定位于细胞质基质中。进化分析显示,毛竹GA生物合成通路相关酶与来自水稻的相应酶均具有较高的一致性,亲缘关系较近。利用转录组数据分析基因表达的组织特异性,结果表明不同类酶基因以及同一类酶基因的不同成员的表达均存在一定的差异。例如:PeCPS-1、PeCPS-4和PeKO为组成型表达,PeKAO-5主要在笋幼芽中表达,PeGA20ox-10仅在幼芽和根中表达;PeGA2oxs中有9个为组成型表达,7个为特异性表达,而PeGA3oxs中分别有5个和2个。本研究为深入了解毛竹内源GA生物合成奠定了基础,为利用GA生物合成酶基因人为调控植物生长发育提供了参考。

• 单位
  国家林业局竹藤科学与技术重点开放实验室; 国际竹藤中心; 河北农业大学