甘蓝型油菜脯氨酸合成相关同源基因的进化和差异表达分析

• 作者: 王翠平 华学军 林彬 刘爱华
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 甘蓝型油菜 脯氨酸合成 多倍化 偏向性表达 亚功能化
• 年，卷（期）: 2021,（10）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
• 页码范围: 1480-1488
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2017.01480

摘要

以异源四倍体甘蓝型油菜(Brassica napus)及其二倍体祖先白菜(B. rapa)和甘蓝(B. oleracea)为对象，研究了脯氨酸合成途径关键酶基因P5CS和OAT的进化命运以及各自不同祖先来源的同源基因的差异表达情况。序列比对和进化分析表明，甘蓝型油菜中P5CS基因和OAT基因和其二倍体祖先的相对应基因高度同源；进化上，和二倍体亲本相比甘蓝型油菜P5CS2基因发生了1个拷贝的丢失，而OAT基因没有基因丢失现象；半定量RT-PCR结果表明，甘蓝型油菜中来自二倍体亲本白菜和甘蓝的P5CS2和OAT同源基因在所有检测器官中均表达，没有发生基因沉默；但是它们可能发生了亚功能化，不同祖先来源的2个P5CS2同源基因存在较弱的偏向性表达，不同器官的同源基因表达模式稍有不同；而OAT基因明显偏向于表达来自于甘蓝祖先的同源基因，OAT的2个同源基因的不同器官表达模式基本一致；盐胁迫处理后，来自于甘蓝的BnaC.P5CS1.d表达量显著高于来自于白菜的BnaA.P5CS1.a，表明盐处理条件下甘蓝型油菜偏向性表达BnaC.P5CS1.d。甘蓝型油菜的脯氨酸合成基因BnaA.P5CS1.a、BnaC.P5CS1.d及BnaA.P5CS2.a、BnaC.P5CS2.c的盐诱导表达模式均基本保持了亲本来源基因的特征。以上结果表明，与二倍体祖先相比，甘蓝型油菜中脯氨酸合成基因序列和表达模式均存在高度保守性，这可能说明了脯氨酸积累在进化上对植物的有利性。