园艺学报 ›› 2024, Vol. 51 ›› Issue (5): 1033-1046.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2023-0200
陈佳悦1, 段英明1, 周雁1, 肖扬1,3, 边银丙1,2,3, 龚钰华1,*()
收稿日期:
2024-01-19
修回日期:
2024-03-11
出版日期:
2024-05-25
发布日期:
2024-05-29
通讯作者:
* (E-mail:gongyuhua@mail.hzau.edu.cn)
基金资助:
CHEN Jiayue1, DUAN Yingming1, ZHOU Yan1, XIAO Yang1,3, BIAN Yinbing1,2,3, GONG Yuhua1,*()
Received:
2024-01-19
Revised:
2024-03-11
Published:
2024-05-25
Online:
2024-05-29
Contact:
* (E-mail:gongyuhua@mail.hzau.edu.cn)
摘要:
在已发表的香菇(Lentinula edodes)4个基因组W1-26、NBRC111202、Bin0899和B17中分别鉴定到17、20、19和18个ALDH家族成员,其编码蛋白分属于11个家族,其中家族1成员数量最多。这些ALDH基因分别分布于17、16、16和10个scaffold中,在除W1-26外的其他3个基因组中均存在1 ~ 2对串联重复ALDH基因。香菇与模式真菌裂褶菌(Schizophyllum commune)之间仅存在4对共线性ALDH基因。启动子分析发现香菇W1-26基因组中17个ALDH基因具有光、激素、氧及干旱等10种响应元件,其中光响应元件数量显著多于其他元件。转录组和蛋白质组数据显示,LeW1-26ALDH1N1、LeW1-26ALDH3L1及LeW1-26ALDH6C1对热胁迫不同时间具有显著响应。LeW1-26ALDH3L1基因RNAi转化子与野生型S606菌株相比,在40 ℃热胁迫24 h条件下菌丝IAA含量显著下降了55%,25 ℃下菌丝恢复生长速度显著下降了71%,菌丝生物量显著下降了45%,LeW1-26ALDH1N1和LeW1-26ALDH6C1基因RNAi转化子与野生型相比表型无显著改变。以上结果说明LeW1-26ALDH3L1基因表达水平的下降可能导致热胁迫下菌丝IAA含量降低进而影响菌丝耐热能力。
陈佳悦, 段英明, 周雁, 肖扬, 边银丙, 龚钰华. 香菇ALDH家族基因鉴定、表达及功能分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(5): 1033-1046.
CHEN Jiayue, DUAN Yingming, ZHOU Yan, XIAO Yang, BIAN Yinbing, GONG Yuhua. Identification,Expression and Function Analysis of ALDH Gene Family in Lentinula edodes[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2024, 51(5): 1033-1046.
基因号 ID | 基因名称 Gene name | 引物序列(5'-3') Primer sequence |
---|---|---|
LE01Gene01050 | LeW1-26Actin | F:AAGAGCGAAACCCTCGTAGATG;R:GCATCCTGTCCTTCTTACCGAG |
LE01Gene12649 | LeW1-26ALDH1N1 | F:CCACGCCCAAAGATGTAGATA;R:CCTGCTGATGTTCCTCCATAA |
LE01Gene12738 | LeW1-26ALDH3L1 | F:ACACTCCCGCCACTACGA;R:CAGCCATCTTCAGGTCACATT |
LE01Gene12316 | LeW1-26ALDH6C1 | F:AGGGCACTAGCGTAATTGG;R:CACTCGTCCTACTCCATGATTT |
LE01Gene03960 | LeW1-26ALDH1T1 | F:TGAGACCAACGAGCAGAAAC;R:CAGGACACCATAGTCAAAGGATAG |
LE01Gene08279 | LeW1-26ALDH1U1 | F:GAAAGGGATGCGCAAGAATTAG;R:CCTCAAACACTGGATGCTATCT |
LE01Gene07214 | LeW1-26ALDH10D1 | F:CTGAAATAGCCCGATTGGAGAG;R:CTGAGCAAGGCCGCATAATA |
LE01Gene07676 | LeW1-26ALDH5H1 | F:GTCGCCTCATAACTCTGGAAA;R:GTTCGCCATAGGTTCGGATAG |
LE01Gene05839 | LeW1-26ALDH7E1 | F:GGCTGTGTATGGATGGAATCT;R:GACAGCACCTCAGCGATAAT |
LE01Gene12494 | LeW1-26ALDH15B1 | F:GGAACGATCCTCGCAGATAAC;R:GAATGACACGTCTCCTCTGAAC |
LE01Gene06992 | LeW1-26ALDH4C1 | F:GGAATGATCGTGCTGCTATCT;R:CTTTCCTTGACCCAGCATAGT |
LE01Gene04469 | LeW1-26ALDHnew2A1 | F:GAATGCACCGAGGCTAACA;R:GCCTCCATAGCGATTACTCTTC |
LE01Gene06747 | LeW1-26ALDH3M1 | F:CTATCGCTGCTGGTTGTACTAT;R:GCGTCCTGGTCAAGGTATTT |
LE01Gene01306 | LeW1-26ALDHnewA1 | F:CCCTTGACGGATACCGATAAAC;R:TTGCGGAGATGGTTTGAGTAG |
LE01Gene03575 | LeW1-26ALDH18E1 | F:CTTACGACACGGAGCATCTT;R:TCGGTGTGATGAGACGAATG |
LE01Gene04343 | LeW1-26ALDH1N3 | F:TCAATCCGGGAAAGATCAAGG;R:GGTGTGGTGTCCGTAAAGATAG |
LE01Gene13422 | LeW1-26ALDH1N2 | F:CTCTATAAGCTCGCTACCCTAATG;R:CCATCCTTTCACGACTCCAA |
LE01Gene10357 | LeW1-26ALDHψ | F:CTGGGCAATGGACGTTGATA;R:GTGAACATGAGGACGAAGAGAG |
表1 qRT-PCR 引物序列
Table 1 qRT-PCR primer sequence
基因号 ID | 基因名称 Gene name | 引物序列(5'-3') Primer sequence |
---|---|---|
LE01Gene01050 | LeW1-26Actin | F:AAGAGCGAAACCCTCGTAGATG;R:GCATCCTGTCCTTCTTACCGAG |
LE01Gene12649 | LeW1-26ALDH1N1 | F:CCACGCCCAAAGATGTAGATA;R:CCTGCTGATGTTCCTCCATAA |
LE01Gene12738 | LeW1-26ALDH3L1 | F:ACACTCCCGCCACTACGA;R:CAGCCATCTTCAGGTCACATT |
LE01Gene12316 | LeW1-26ALDH6C1 | F:AGGGCACTAGCGTAATTGG;R:CACTCGTCCTACTCCATGATTT |
LE01Gene03960 | LeW1-26ALDH1T1 | F:TGAGACCAACGAGCAGAAAC;R:CAGGACACCATAGTCAAAGGATAG |
LE01Gene08279 | LeW1-26ALDH1U1 | F:GAAAGGGATGCGCAAGAATTAG;R:CCTCAAACACTGGATGCTATCT |
LE01Gene07214 | LeW1-26ALDH10D1 | F:CTGAAATAGCCCGATTGGAGAG;R:CTGAGCAAGGCCGCATAATA |
LE01Gene07676 | LeW1-26ALDH5H1 | F:GTCGCCTCATAACTCTGGAAA;R:GTTCGCCATAGGTTCGGATAG |
LE01Gene05839 | LeW1-26ALDH7E1 | F:GGCTGTGTATGGATGGAATCT;R:GACAGCACCTCAGCGATAAT |
LE01Gene12494 | LeW1-26ALDH15B1 | F:GGAACGATCCTCGCAGATAAC;R:GAATGACACGTCTCCTCTGAAC |
LE01Gene06992 | LeW1-26ALDH4C1 | F:GGAATGATCGTGCTGCTATCT;R:CTTTCCTTGACCCAGCATAGT |
LE01Gene04469 | LeW1-26ALDHnew2A1 | F:GAATGCACCGAGGCTAACA;R:GCCTCCATAGCGATTACTCTTC |
LE01Gene06747 | LeW1-26ALDH3M1 | F:CTATCGCTGCTGGTTGTACTAT;R:GCGTCCTGGTCAAGGTATTT |
LE01Gene01306 | LeW1-26ALDHnewA1 | F:CCCTTGACGGATACCGATAAAC;R:TTGCGGAGATGGTTTGAGTAG |
LE01Gene03575 | LeW1-26ALDH18E1 | F:CTTACGACACGGAGCATCTT;R:TCGGTGTGATGAGACGAATG |
LE01Gene04343 | LeW1-26ALDH1N3 | F:TCAATCCGGGAAAGATCAAGG;R:GGTGTGGTGTCCGTAAAGATAG |
LE01Gene13422 | LeW1-26ALDH1N2 | F:CTCTATAAGCTCGCTACCCTAATG;R:CCATCCTTTCACGACTCCAA |
LE01Gene10357 | LeW1-26ALDHψ | F:CTGGGCAATGGACGTTGATA;R:GTGAACATGAGGACGAAGAGAG |
图1 香菇W1-26基因组中已鉴定的17个ALDH蛋白结构域的序列比对 方框表示保守基序,星号表示保守活性位点谷氨酸和半胱氨酸残基。
Fig. 1 Sequence alignment of the 17 ALDH domain of all the identified in the W1-26 genome of Lentinula edodes The boxes represent the conserve motifs,and the star indicates the conserved active site glutamate and cysteine residues.
家族 Family | 释义 Definition | 基因号 ID | 命名 Name | 酶号 EC |
---|---|---|---|---|
ALDH1 | 醛脱氢酶Aldehyde dehydrogenase(NAD+) | LE01Gene12649 | LeW1-26ALDH1N1 | 1.2.1.3 |
LE01Gene13422 | LeW1-26ALDH1N2 | 1.2.1.3 | ||
LE01Gene03960 | LeW1-26ALDH1T1 | 1.2.1.3 | ||
LE01Gene04343 | LeW1-26ALDH1N3 | 1.2.1.3 | ||
LE01Gene08279 | LeW1-26ALDH1U1 | 1.2.1.3 | ||
甜菜碱醛脱氢酶Betaine-aldehyde dehydrogenase | LE01Gene10357 | LeW1-26ALDHψ | 1.2.1.8 | |
ALDH3 | 醛脱氢酶Aldehyde dehydrogenase(NAD+) | LE01Gene12738 | LeW1-26ALDH3L1 | 1.2.1.3 |
LE01Gene06747 | LeW1-26ALDH3M1 | 1.2.1.3 | ||
ALDH4 | L-谷氨酸γ-半醛脱氢酶L-glutamate gamma-semialdehyde dehydrogenase | LE01Gene06992 | LeW1-26ALDH4C1 | 1.2.1.88 |
ALDH5 | 琥珀酸半醛脱氢酶Succinate-semialdehyde dehydrogenase | LE01Gene07676 | LeW1-26ALDH5H1 | 1.2.1.16 |
ALDH6 | 甲基丙二酸半醛脱氢酶Methylmalonate-semialdehyde dehydrogenase | LE01Gene12316 | LeW1-26ALDH6C1 | 1.2.1.27 |
ALDH7 | 醛脱氢酶Aldehyde dehydrogenase(NAD+) | LE01Gene05839 | LeW1-26ALDH7E1 | 1.2.1.3 |
ALDH10 | 醛脱氢酶Aldehyde dehydrogenase[NAD(P)+] | LE01Gene07214 | LeW1-26ALDH10D1 | 1.2.1.5 |
ALDH15 | 醛脱氢酶Aldehyde dehydrogenase(NAD+) | LE01Gene12494 | LeW1-26ALDH15B1 | 1.2.1.3 |
ALDH18 | 谷氨酸-5-半醛脱氢酶Glutamate-5-semialdehyde dehydrogenase | LE01Gene03575 | LeW1-26ALDH18E1 | 1.2.1.41 |
ALDHnew | 醛脱氢酶Aldehyde dehydrogenase [NAD(P)+] | LE01Gene01306 | LeW1-26ALDHnewA1 | 1.2.1.5 |
ALDHnew2 | 甜菜碱醛脱氢酶Betaine-aldehyde dehydrogenase | LE01Gene04469 | LeW1-26ALDHnew2A1 | 1.2.1.8 |
表2 香菇W1-26基因组中鉴定的17个醛脱氢酶信息
Table 2 Sequences for 17 aldehyde dehydrogenases identified in the W1-26 genome of Lentinula edodes
家族 Family | 释义 Definition | 基因号 ID | 命名 Name | 酶号 EC |
---|---|---|---|---|
ALDH1 | 醛脱氢酶Aldehyde dehydrogenase(NAD+) | LE01Gene12649 | LeW1-26ALDH1N1 | 1.2.1.3 |
LE01Gene13422 | LeW1-26ALDH1N2 | 1.2.1.3 | ||
LE01Gene03960 | LeW1-26ALDH1T1 | 1.2.1.3 | ||
LE01Gene04343 | LeW1-26ALDH1N3 | 1.2.1.3 | ||
LE01Gene08279 | LeW1-26ALDH1U1 | 1.2.1.3 | ||
甜菜碱醛脱氢酶Betaine-aldehyde dehydrogenase | LE01Gene10357 | LeW1-26ALDHψ | 1.2.1.8 | |
ALDH3 | 醛脱氢酶Aldehyde dehydrogenase(NAD+) | LE01Gene12738 | LeW1-26ALDH3L1 | 1.2.1.3 |
LE01Gene06747 | LeW1-26ALDH3M1 | 1.2.1.3 | ||
ALDH4 | L-谷氨酸γ-半醛脱氢酶L-glutamate gamma-semialdehyde dehydrogenase | LE01Gene06992 | LeW1-26ALDH4C1 | 1.2.1.88 |
ALDH5 | 琥珀酸半醛脱氢酶Succinate-semialdehyde dehydrogenase | LE01Gene07676 | LeW1-26ALDH5H1 | 1.2.1.16 |
ALDH6 | 甲基丙二酸半醛脱氢酶Methylmalonate-semialdehyde dehydrogenase | LE01Gene12316 | LeW1-26ALDH6C1 | 1.2.1.27 |
ALDH7 | 醛脱氢酶Aldehyde dehydrogenase(NAD+) | LE01Gene05839 | LeW1-26ALDH7E1 | 1.2.1.3 |
ALDH10 | 醛脱氢酶Aldehyde dehydrogenase[NAD(P)+] | LE01Gene07214 | LeW1-26ALDH10D1 | 1.2.1.5 |
ALDH15 | 醛脱氢酶Aldehyde dehydrogenase(NAD+) | LE01Gene12494 | LeW1-26ALDH15B1 | 1.2.1.3 |
ALDH18 | 谷氨酸-5-半醛脱氢酶Glutamate-5-semialdehyde dehydrogenase | LE01Gene03575 | LeW1-26ALDH18E1 | 1.2.1.41 |
ALDHnew | 醛脱氢酶Aldehyde dehydrogenase [NAD(P)+] | LE01Gene01306 | LeW1-26ALDHnewA1 | 1.2.1.5 |
ALDHnew2 | 甜菜碱醛脱氢酶Betaine-aldehyde dehydrogenase | LE01Gene04469 | LeW1-26ALDHnew2A1 | 1.2.1.8 |
图2 利用香菇LeALDH和其他植物、真菌、动物等19个物种283个ALDH蛋白序列构建的系统发育树 紫色圆圈大小代表Bootstrap值。
Fig. 2 Phylogenetic tree construction by using 283 ALDH protein sequences from 19 species including plants,fungi,animals and Lentinula edodes The size of the purple circle represents the Bootstrap value.
图3 香菇ALDH系统发育关系,菌株S606和DnaJ- OE-S606在40 ℃ 0 ~ 24 h基因和蛋白表达水平及基因上游顺式作用元件 基因和蛋白表达数据取对数处理;1 ~ 10分别代表生长素相关响应元件、赤霉素相关响应元件、水杨酸相关响应元件、茉莉酸甲酯相关响应元件、脱落酸相关响应元件、光相关响应元件、缺氧相关诱导元件、参与防御和应激反应的顺式作用元件、参与干旱诱导的MYB结合位点元件和低温响应元件。
Fig. 3 Phylogenetic relationship,gene and protein expression level of S606 and DnaJ-OE-S606 strains after 0-24 h at 40 ℃ and gene upstream cis-acting elements of ALDHs in Lentinula edodes Gene and protein expression data is processed logarithmically;1-10 represents auxin related response elements,gibberellin related response elements,salicylic acid related response elements,methyl jasmonate related response elements,abscisic acid related response elements,light related response elements,hypoxia related induction elements,cis-acting elements involved in defense and stress responses,MYB binding site elements involved in drought induction,and low-temperature response elements,respectively.
图4 qRT-PCR检测S606菌株在40 ℃热胁迫不同时间ALDH家族基因表达水平 不同小写字母表示组间差异显著(P < 0.05)。
Fig. 4 The gene expression levels of ALDH gene family in S606 strain were detected by qRT-PCR after different time periods of heat stress at 40 ℃ Different lowercase letters indicate significant differences between groups(P < 0.05).
图5 qRT-PCR检测DnaJ-OE-S606菌株在40 ℃热胁迫不同时间下ALDH家族基因表达水平 不同小写字母表示组间差异显著(P < 0.05)。
Fig. 5 The gene expression levels of ALDH gene family in DnaJ-OE-S606 strain were detected by qRT-PCR after different time periods of heat stress at 40 ℃ Different lowercase letters indicate significant differences between groups(P < 0.05).
图6 常温(25 ℃)和热胁迫(40 ℃)24 h香菇ALDH的RNAi转化子菌丝的IAA含量
Fig. 6 Determination of IAA content in mycelia of LeALDH RNA interference transformants under 25 ℃ and 40 ℃ 24 h * P < 0.05.
图7 热胁迫后香菇ALDH的RNAi转化子菌丝生长速度及生物量
Fig. 7 Determination of mycelial growth rate and mycelial biomass of LeALDH RNA interference transformants after heat stress ** P < 0.01,* P < 0.05.
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