马铃薯同源异形框基因家族的鉴定和表达分析

作者：叶明辉; 赵朋; 牛洋; 王冬冬^*; 陈勤^*

来源：农业生物技术学报, 2021, 29(02): 224-239.

• 马铃薯
• 同源异形框(HB)
• 表达分析
• 块茎发育

同源异形框(homeobox, HB)基因在植物的生长和发育过程中起着重要的作用,许多植物的HB基因已被鉴定。但是,马铃薯(Solanum tuberosum) HB基因的完整鉴定和分类仍然未见报道。本研究在马铃薯中共鉴定了35个同源框基因,利用多种生物信息学方法分析了其理化性质、系统进化关系、染色体定位、基因和蛋白结构、潜在功能,并通过qRT-PCR技术对马铃薯HB家族基因组织特异性表达模式进行了研究。根据邻接系统发育树和结构域组成,35个马铃薯HB基因被分为6个亚家族。对外显子、内含子结构和保守模体的分析有助于进一步了解这些基因间的进化关系。马铃薯和拟南芥(Arabidopsis thaliana)以及番茄(S. lycopersicum)基因组共线性分析表明这些基因存在潜在的功能相关性。所有马铃薯HB基因都分布在12条染色体上,通过RNA测序(RNA sequencing, RNA-Seq)和q RT-PCR分析,马铃薯HB基因StBEL35 (S. tuberosum bell-type homeobox 35)、StKNOX1 (S. tuberosum KNOTTED1-like homeobox1)和StKNOX9在贮藏器官(匍匐茎和块茎)上表现出相对较高的表达水平,且大都在成熟块茎中有更高的表达量,表明其可能在块茎发育的后期起作用。结合之前的研究,StBEL35、StKNOX1与StKNOX9基因可能参与赤霉素生物合成,从而影响块茎的形成,本研究有助于这些基因的功能分析,并为进一步分析马铃薯HB基因家族的分子功能提供全面的信息,为马铃薯分子育种提供理论基础。

• 单位
  旱区作物逆境生物学国家重点实验室; 西北农林科技大学