青冈栎原花青素合成基因的鉴定与分析

作     者：曹睿彬 杨俊杰 罗常莎 姜小龙 徐刚标 CAO Ruibin;YANG Junjie;LUO Changsha;JIANG Xiaolong;XU Gangbiao

作者机构：中南林业科技大学林木遗传育种实验室湖南长沙410004 湖南省青羊湖国有林场湖南宁乡410600 

出 版 物：《中南林业科技大学学报》 (Journal of Central South University of Forestry & Technology)

年 卷 期：2024年第44卷第5期

页      面：167-180页

核心收录：

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：湖南省自然科学基金项目(2022JJ40861) 湖南省教育厅重点研究项目(21A0158) 中南林业科技大学研究生科技创新基金项目(2022CX02061) 

主　　题：青冈栎 原花青素合成基因 生物信息学 进化特征 

摘      要：【目的】对青冈栎原花青素(缩合单宁)合成基因进行鉴定及生物信息学分析,可为青冈栎果实资源开发利用和品种改良奠定分子基础。【方法】基于已公布的青冈栎全基因组测序数据,利用生物信息学方法对原花青素合成基因进行鉴定,并分析其蛋白质序列、染色体定位、种间共线性、基因结构及系统发育关系。【结果】青冈栎中11种原花青素合成基因有42个家族成员,分布在11条染色体上;蛋白质理化性质在具有多拷贝数的QgPAL、QgC4H、Qg4CL、QgF3′H基因家族成员间存在差异;Qg4CL8、Qg4CL14、Qg4CL17、QgF3’H2、QgC4H4蛋白具有2~3个跨膜区域,表明这些蛋白可能在细胞内外信号转导中发挥重要作用;基因家族成员在栎属中进化比较保守,通过栎属古老的全基因组复制及串联重复和片段重复扩张;QgPAL2~QgPAL6和Qg4CL15基因分别与拟南芥中参与原花青素合成的AtPAL1~2和At4CL3聚为同一分支,可能在原花青素生物合成中发挥重要作用;Qg4CL基因家族在系统发育树中进化出新的分支,其家族成员表现出基因结构的多样性,并在4CL基因的高度保守基序中发生氨基酸位点的突变,推测这些基因可能因进化出新功能而被保留下来。【结论】青冈栎原花青素合成基因通过多种复制方式进行扩张,复制基因在栎属中相对保守,在青冈栎中表现出理化性质、蛋白结构和进化模式的多样化。采用生物信息学方法分析了原花青素合成基因的特征和进化模式,这为深入解析栎属植物单宁合成机制奠定了分子基础。