元宝枫KCS基因家族的鉴定及时空表达分析

摘要

【目的】为深入研究元宝枫KCS基因与神经酸生物合成中功能的关联性及高神经酸元宝枫分子育种提供参考。【方法】采用改良的CTAB法提取元宝枫根、茎、叶、花及发育各时期种子的总RNA,利用转录组测序数据及Hmmer-3.0软件、Tbtools1_0692软件、Pfam数据库鉴定元宝枫KCS基因家族成员。利用元宝枫、蒜头果、文冠果、拟南芥、甘蓝型油菜的KCS基因家族成员数据,使用MEGA_X软件构建物种系统发育树。使用Expasy、plantCARE、GAIL、SWISS-MODEL等在线工具对元宝枫KCS家族基因成员进行蛋白质理化特性分析、染色体定位分析、基因结构分析、顺式作用元件分析及亚细胞定位预测。根据转录组数据进行基因表达特异性分析。【结果】从元宝枫基因组中共鉴定了35个AceKCS基因家族成员,分别命名为AceKCS1~AceKCS35,其编码蛋白质长度为156~571个氨基酸,保守结构域及Motif分析结果显示几乎所有AcerKCS均含有FAE1_CUT1_RppA和ACP_syn_Ⅲ_C蛋白保守结构域,启动区含多种与植物生长发育、激素响应、胁迫响应相关的顺式作用元件。亚细胞定位预测结果显示,AceKCS大多位于质膜、叶绿体和细胞质中。将21个蒜头果MoKCS基因、17个文冠果XsKCS基因、21个拟南芥AtKCS基因和58个甘蓝型油菜BnKCS基因共同构建了5个物种152个KCS基因的物种系统发育树,并将其分成了8个亚组,分别为α、β、γ、δ、ε、ζ、η、θ,元宝枫AceKCS仅分布于7个亚组,且大多分布于ε、η和θ亚组。基因表达谱分析结果表明,AceKCS15和AceKCS17在种仁中表达量较高,而在根、茎、叶和花中不表达,在4个发育时期的种仁中表达量变化趋势基本一致,在授粉后100 d时表达量最高,之后逐渐降低。【结论】AceKCS基因在不同组织及不同发育阶段种仁中以不同的水平表达,表现出较高的时空特异性。