高粱SUS基因家族全基因组鉴定与表达分析OA

蔗糖合成酶是植物碳水化合物代谢的关键酶,其基因家族的进化与功能分化对作物生长发育具有重要调控作用。通过生物信息学手段对高粱SUS基因家族进行系统鉴定及生物信息学、表达模式分析,从高粱基因组中鉴定得到8个SUS基因(Sb SUS1~Sb SUS8),划分为4个亚家族(GroupⅠ~Ⅳ),其中Sb SUS基因与禾本科作物(玉米、谷子)亲缘关系较近,其家族成员外显子数目稳定(11~16个),核心功能域(motif 1~4)排列高度保守,主要由可变基序(motif5和motif6)驱动Sb SUS基因功能的分化。通过进行启动子分析发现,Sb SUS基因富含多个激素响应元件(ABRE、AuxRR-core等),其中Sb SUS3含4个ABRE,暗示其在ABA诱导响应中具有潜在作用。染色体定位分析结果显示,Sb SUS基因中仅有1对串联重复(Sb SUS5/Sb SUS7),暗示直系同源进化是家族扩张的主要机制。共线性分析结果揭示,高粱与玉米、谷子之间存在更多的SUS共线性基因对(9对)。组织表达分析结果显示,Sb SUS成员的表达具有明显的组织特异性,Sb SUS1、Sb SUS8主要在籽粒中高表达,Sb SUS3、Sb SUS4、Sb SUS6在茎部富集。胁迫响应试验结果表明,低温(4℃)诱导6个Sb SUS基因的表达水平显著上调(P <0.05),而IAA和ABA诱导全部Sb SUS家族成员上调表达,其中Sb SUS2对IAA的胁迫响应最敏感,Sb SUS3对ABA响应最敏感。