谷子β-胡萝卜素异构酶家族基因的表达与变异分析

作     者：张慧 梁红凯 智慧 张林林 刁现民 贾冠清 Hui Zhang;Hongkai Liang;Hui Zhi;Linlin Zhang;Xianmin Diao;Guanqing Jia

作者机构：中国农业科学院作物科学研究所北京100081 

基　　金：国家自然科学基金(No.31871630) 财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系(No.CARS-06-14.5-A04) 中国农业科学院创新工程 

出 版 物：《植物学报》 (Chinese Bulletin of Botany)

年 卷 期：2023年第58卷第1期

页      码：34-50页

摘      要：株型是影响谷类作物产量的重要性状,株型改良对提高作物产量具有重要意义。独脚金内酯(strigolactones,SLs)作为一种最新被鉴定的植物激素,其通过抑制腋芽的伸长调控分枝/分蘖的形成。β-胡萝卜素异构酶(D27s)是SLs合成途径的关键酶,通过对谷子(Setaria italica)β-胡萝卜素异构酶典型结构域Pfam:DUF4033进行分析,鉴定到3个谷子D27s基因家族成员(Seita.8G168400、Seita.6G088800和Seita.3G050900)。蛋白质特性分析显示,谷子D27s蛋白由271–277个氨基酸残基组成,分子量为30.1–30.4 k Da,等电点为5.85–9.31,不稳定系数介于38.48–74.47之间,且均定位于叶绿体;系统进化分析发现,谷子D27s家族成员位于3个不同进化分支;顺式作用元件预测显示,SiD27-1(Seita.8G168400)可能参与调控生物节律、生长素介导的生长发育以及干旱和低温等胁迫应答过程。基因表达分析显示,SiD27-1在谷子多分蘖材料中表达下调,在低磷胁迫处理下,D27s基因均能产生不同程度的响应,并且Si D27-1的响应较其它成员更快速。单倍型分析结果表明,SiD27-1的H001单倍型为优异单倍型,对谷子的株高、抽穗期和产量改良具有重要应用价值。综上,推测SiD27-1极可能在SLs合成中发挥关键作用并对谷子株型产生影响。研究结果为深入揭示D27s对谷子分蘖形成的调控机制奠定了基础,也为谷子株型分子设计育种提供了优异的等位变异位点。

主 题 词：β-胡萝卜素异构酶 基因家族 表达 单倍型变异 谷子 

学科分类：09[农学] 0901[农学-植物生产类] 

核心收录：

D　O　I：10.11983/CBB22171

馆 藏 号：203118763...