草莓HSP20基因家族的鉴定及在果实高温胁迫响应与成熟调控中的功能分析OA

小分子热激蛋白20(HSP20)在植物高温逆境应答与生长发育调控中发挥关键作用。为解析草莓HSP20基因家族的高温响应机制及其对果实成熟的调控功能,本研究中以二倍体森林草莓(Fragaria vesca)为材料,开展了FvHSP20基因家族全基因组鉴定,系统分析其基因结构、系统发育、染色体定位与顺式作用元件,并结合转录组与q RT-PCR技术解析该基因家族在森林草莓和栽培草莓(Fragaria×ananassa)不同果实发育阶段及高温胁迫下的表达模式,同时在栽培草莓中验证关键基因的功能。结果表明:在森林草莓基因组中共鉴定出33个FvHSP20家族成员,其编码蛋白氨基酸数量为78~399,编码蛋白的理化性质稳定,亚细胞定位于细胞质、叶绿体、线粒体等细胞器,存在明显区室化特征。系统进化分析结果显示,家族基因可划分为13个亚族,并新命名其中一支为CXⅡ亚族;草莓中缺失内质网(ER)亚族成员,呈现物种进化特异性。33个基因不均匀分布于7条染色体,多数基因结构简单,仅含0~1个内含子。各基因启动子均含胁迫与激素响应元件,以光响应、脱落酸与茉莉酸甲酯调控相关元件最为丰富。FvHSP20/FaHSP20表达具有果实发育阶段特异性,白果期对高温胁迫敏感,HSP20-13/14/20等基因在高温处理后显著上调;不同栽培品种的响应模式存在差异,耐热品种‘香野’转录表达更平稳。瞬时过表达试验证实,FaHSP20-13在常温条件下能促进草莓果实提前着色、增强糖分积累;高温环境下该基因维持脱落酸信号稳态,缓解高温对果实发育的抑制,兼具促成熟与耐热的功能。本研究中明确了草莓HSP20家族的分子特征与高温应答特点,挖掘出关键耐热与成熟调控候选基因,可为草莓耐高温分子育种和品质改良提供理论依据与基因资源。