甘薯Sporamin基因家族的结构特征及系统进化分析

摘要

Sporamin基因编码的特异贮存蛋白约占甘薯块根中蛋白总量的80%,是甘薯作物特性的重要氨基酸来源。Sporamin基因与编码KTI(Kunitz-type trypsin inhibitors)型大豆胰蛋白酶抑制剂的基因具有同源性,其蛋白产物具有胰蛋白酶抑制活性和肿瘤抑制活性。本研究鉴定了甘薯基因组中的Sporamin基因,预测并分析其在基因结构上的特征,并将此结构特征与Sporamin基因系统进化关联分析。研究鉴定发现普通甘薯(6X)具有极少的Sporamin基因,这可能是单倍型拼接的冗余或错误导致。全基因组加倍及共线性的关联分析发现,WGT和串联重复是Sporamin基因大量扩增的最主要因素,同时依赖基因丢失进行遗传资源的平衡控制。系统进化分析揭示了不同甘薯Sporamin基因的亲缘关系及进化速率差异,还发现较少比例的WGT重复基因可能导致Sporamin基因进化速率的加快。特异性基因表达分析发现部分持续高表达的Sporamin基因,蛋白互作分析发现部分Sporamin蛋白的可能作用通路。研究为甘薯Sporamin基因在分子生物学、遗传改良等领域的后续研究提供了数据材料,具有重要的参考价值与指导意义。