杨丹
, 鲍军秀
, 陈沛
, 王斐
, 汤寿伍
, 刘海峰
, 李鸿彬
录用日期: 2023-09-29
摘要:
查尔酮异构酶(Chchalcone isomerase,CHI)是调控黄酮类化合物合成途径的关键酶,在植物发育和逆境胁迫中发挥重要作用。本研究鉴定陆地棉查尔酮异构酶CHI基因家族,分析其参与彩色棉纤维发育及响应胁迫的表达特征。利用生物信息学的方法对陆地棉GhCHI基因家族进行鉴定,并开展蛋白理化性质、结构域、启动子顺式作用元件、蛋白质高级结构、系统进化等研究。利用转录组数据和实时荧光定量PCR分析其表达特征。从陆地棉中鉴定获得12个GhCHI基因家族成员,可分为两个亚家族,同一个亚家族的成员具有相似的基因结构和保守结构域。陆地棉GhCHI具有典型的查尔酮_3超家族结构域,编码201-452个氨基酸,主要为亲水性蛋白,二级结构组成主要以α-螺旋和无规则卷曲为主;棉花CHI基因家族成员的启动子中主要包含光反应元件、激素响应元件、参与类黄酮生物合成调控的元件等顺式作用元件。表达分析显示GhCHI1、GhCHI2、GhCHI3、GhCHI4与纤维发育密切相关,尤其在彩色棉纤维发育后期的色素沉积着色时期具有较高的表达水平;同时,这四个基因在叶、花托、雌蕊中也具有较高的表达水平;此外,GhCHI1、GhCHI2、GhCHI3在热胁迫、盐胁迫和干旱胁迫下均受到显著的诱导表达。实时定量PCR结果显示:GhCHI1、GhCHI2、GhCHI3、GhCHI4在纤维发育时期显著累积表达。对GhCHI1-GhCHI4的蛋白质互作分析显示:其可能与参与类黄酮合成的2-氧代戊二酸3-双加氧酶和类黄酮3'-单加氧酶等蛋白质存在相互作用。研究结果为深入研究棉花GhCHI基因功能奠定了一定基础。