园艺学报 ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (1): 136-148.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0111
贺丹丹, 何宏泰, 王文庭, 周文美, 刘燕敏, 刘骕骦*()
收稿日期:
2024-04-10
修回日期:
2024-10-24
出版日期:
2025-01-25
发布日期:
2025-01-19
通讯作者:
基金资助:
HE Dandan, HE Hongtai, WANG Wenting, ZHOU Wenmei, LIU Yanmin, LIU Sushuang*()
Received:
2024-04-10
Revised:
2024-10-24
Published:
2025-01-25
Online:
2025-01-19
Contact:
* E-mail:837870552@qq.com
摘要:
为探索甜瓜肌醇半乳糖苷合成酶(GolS)基因的特性及其响应低温胁迫的表达模式,利用生物信息手段对其家族成员进行全基因组鉴定及染色体位置、进化关系、基因结构、启动子顺式作用元件、组织特异性表达和在低温胁迫下的表达模式等进行分析。结果鉴定出12个CmGolS不均匀地分布在9条染色体上,并且在系统发育树中被分为5族。理化性质分析表明甜瓜CmGolS蛋白均为亲水性蛋白。基因结构分析表明CmGolS基因保守性较高,多有2 ~ 5个内含子且含有与胁迫和赤霉素、生长素、脱落酸等激素响应相关的顺式作用元件以及保守基序“DxD”和“HxxGxxKPW”。CmGolS具有组织表达特异性,大多在雄花中表达,并且在低温胁迫处理下相对表达量大多呈显著上调趋势,表明CmGolS参与响应低温胁迫。
贺丹丹, 何宏泰, 王文庭, 周文美, 刘燕敏, 刘骕骦. 甜瓜GolS家族基因鉴定及其响应低温胁迫的表达分析[J]. 园艺学报, 2025, 52(1): 136-148.
HE Dandan, HE Hongtai, WANG Wenting, ZHOU Wenmei, LIU Yanmin, LIU Sushuang. Identification of Melon GolS Genes Family and the Expression Analysis in Response to Low Temperature Stress[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2025, 52(1): 136-148.
基因 Gene | 引物 Primer | 序列(5′-3′) Sequence | 大小/bp Size |
---|---|---|---|
CmGolS1 | MELO3C015870.2.1 | F2:GGAATCATCCGAAAACCTACCT;R2:ACACGAGAACACCTCCCCTT | 234 |
CmGolS3 | MELO3C010862.2.1 | F2:CGAGAGGGAGATTGGTGGTT;R2:AGGAAGTTTGTTCGTCGTGGT | 689 |
CmGolS4 | MELO3C012925.2.1-F3 | F3:GTCACCTCTCCCACTCCCTTT;R3:TTTGCATGTTCTCTTCTTTCCC | 211 |
CmGolS5 | MELO3C008614.2.1-F1 | F1:AATTCTGGTGTTATGGTTGTGGA;R1:CTTCTTGTGGTAAGTTTGGCTCA | 166 |
CmGolS7 | MELO3C008045.2.1-F2 | F2:TCAGGAACCCAAAAGCAGAAA;R2:GCGGCGTAGGTACGTAAAACT | 783 |
CmGolS8 | MELO3C022024.2.1 | F1:GCCATTCGTCTTCATTCTCACT;R1:TTGGACTCCCTTATCTCCTTCTC | 315 |
CmEFIa | CmEFIa | F:ACTGTGCTGTCCTCATTATTG;R:AGGGTGAAAGCAAGAAGAGC | 98 |
表1 实时荧光定量分析引物
Table 1 Primers for quantitative real-time analysis
基因 Gene | 引物 Primer | 序列(5′-3′) Sequence | 大小/bp Size |
---|---|---|---|
CmGolS1 | MELO3C015870.2.1 | F2:GGAATCATCCGAAAACCTACCT;R2:ACACGAGAACACCTCCCCTT | 234 |
CmGolS3 | MELO3C010862.2.1 | F2:CGAGAGGGAGATTGGTGGTT;R2:AGGAAGTTTGTTCGTCGTGGT | 689 |
CmGolS4 | MELO3C012925.2.1-F3 | F3:GTCACCTCTCCCACTCCCTTT;R3:TTTGCATGTTCTCTTCTTTCCC | 211 |
CmGolS5 | MELO3C008614.2.1-F1 | F1:AATTCTGGTGTTATGGTTGTGGA;R1:CTTCTTGTGGTAAGTTTGGCTCA | 166 |
CmGolS7 | MELO3C008045.2.1-F2 | F2:TCAGGAACCCAAAAGCAGAAA;R2:GCGGCGTAGGTACGTAAAACT | 783 |
CmGolS8 | MELO3C022024.2.1 | F1:GCCATTCGTCTTCATTCTCACT;R1:TTGGACTCCCTTATCTCCTTCTC | 315 |
CmEFIa | CmEFIa | F:ACTGTGCTGTCCTCATTATTG;R:AGGGTGAAAGCAAGAAGAGC | 98 |
名称 Name | ID | 氨基酸数 Animo acid number | 分子质量/kD | 等电点pI | 不稳定系数Coefficient of instability | 平均亲水指数 Grand average of hydropathicity | 亚细胞定位 Prediction of subcellular localization |
---|---|---|---|---|---|---|---|
CmGolS1 | MELO3C015870.2.1 | 367 | 42.13 | 8.70 | 41.22 | -0.274 | 叶绿体Chloroplast |
CmGolS2 | MELO3C008407.2.1 | 655 | 76.19 | 6.64 | 45.07 | -0.368 | 叶绿体Chloroplast |
CmGolS3 | MELO3C010862.2.1 | 520 | 61.73 | 8.18 | 53.33 | -0.482 | 细胞质Cytoplasm |
CmGolS4 | MELO3C012925.2.1 | 335 | 38.51 | 4.97 | 44.32 | -0.291 | 细胞质Cytoplasm |
CmGolS5 | MELO3C008614.2.1 | 414 | 46.95 | 6.53 | 40.70 | -0.033 | 质膜Plasma membrane |
CmGolS6 | MELO3C004270.2.1 | 614 | 71.32 | 8.32 | 57.16 | -0.332 | 叶绿体Chloroplast |
CmGolS7 | MELO3C008045.2.1 | 567 | 65.91 | 6.37 | 40.38 | -0.351 | 细胞质Cytoplasm |
CmGolS8 | MELO3C022024.2.1 | 534 | 61.53 | 8.53 | 43.13 | -0.179 | 液泡Vacuole |
CmGolS9 | MELO3C012034.2.1 | 377 | 42.76 | 6.86 | 52.29 | -0.156 | 液泡Vacuole |
CmGolS10 | MELO3C011991.2.1 | 332 | 38.00 | 5.47 | 40.36 | -0.241 | 细胞质Cytoplasm |
CmGolS11 | MELO3C021249.2.1 | 331 | 38.29 | 4.78 | 42.58 | -0.303 | 细胞质Cytoplasm |
CmGolS12 | MELO3C025521.2.1 | 325 | 37.79 | 5.60 | 40.54 | -0.343 | 细胞质Cytoplasm |
表2 甜瓜CmGolS蛋白理化性质及亚细胞定位
Table 2 Physicochemical properties and subcellular localization of CmGolS proteins in melon
名称 Name | ID | 氨基酸数 Animo acid number | 分子质量/kD | 等电点pI | 不稳定系数Coefficient of instability | 平均亲水指数 Grand average of hydropathicity | 亚细胞定位 Prediction of subcellular localization |
---|---|---|---|---|---|---|---|
CmGolS1 | MELO3C015870.2.1 | 367 | 42.13 | 8.70 | 41.22 | -0.274 | 叶绿体Chloroplast |
CmGolS2 | MELO3C008407.2.1 | 655 | 76.19 | 6.64 | 45.07 | -0.368 | 叶绿体Chloroplast |
CmGolS3 | MELO3C010862.2.1 | 520 | 61.73 | 8.18 | 53.33 | -0.482 | 细胞质Cytoplasm |
CmGolS4 | MELO3C012925.2.1 | 335 | 38.51 | 4.97 | 44.32 | -0.291 | 细胞质Cytoplasm |
CmGolS5 | MELO3C008614.2.1 | 414 | 46.95 | 6.53 | 40.70 | -0.033 | 质膜Plasma membrane |
CmGolS6 | MELO3C004270.2.1 | 614 | 71.32 | 8.32 | 57.16 | -0.332 | 叶绿体Chloroplast |
CmGolS7 | MELO3C008045.2.1 | 567 | 65.91 | 6.37 | 40.38 | -0.351 | 细胞质Cytoplasm |
CmGolS8 | MELO3C022024.2.1 | 534 | 61.53 | 8.53 | 43.13 | -0.179 | 液泡Vacuole |
CmGolS9 | MELO3C012034.2.1 | 377 | 42.76 | 6.86 | 52.29 | -0.156 | 液泡Vacuole |
CmGolS10 | MELO3C011991.2.1 | 332 | 38.00 | 5.47 | 40.36 | -0.241 | 细胞质Cytoplasm |
CmGolS11 | MELO3C021249.2.1 | 331 | 38.29 | 4.78 | 42.58 | -0.303 | 细胞质Cytoplasm |
CmGolS12 | MELO3C025521.2.1 | 325 | 37.79 | 5.60 | 40.54 | -0.343 | 细胞质Cytoplasm |
图6 甜瓜6个CmGolS在低温胁迫下的表达模式分析 使用双向方差分析比较每个基因对照和处理的相对表达含量,**代表差异极显著(P < 0.01)
Fig. 6 Analysis of expression patterns of six CmGolS genes under low temperature stress Use the Two-way ANOVA to compare the relative expression levels of the control and the treatment in each gene. ** indicate that the differences are markly significant at 0.01 level
[1] |
|
曹宸基, 方钱海, 徐飞, 何正权, 余璐璐. 2022. AtGolS2蛋白的生物信息学分析及亚细胞定位. 分子植物育种, https://kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.S.20221007.1549.004.html.
|
|
[2] |
|
[3] |
doi: 10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.11.03 |
从青, 程龙军, 杨宁. 2019. 植物肌醇半乳糖苷合酶的生理功能和调控机制. 中国生物化学与分子生物学报, 35 (11):1193-1200.
doi: 10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.11.03 |
|
[4] |
|
[5] |
|
[6] |
|
戴海博. 2023. 黄瓜棉子糖家族寡糖代谢调控种子活力、低温适应和源库分配的机制[博士论文]. 扬州: 扬州大学.
|
|
[7] |
|
[8] |
|
[9] |
|
高青海, 王亚坤, 郭远远. 2016. 薄皮甜瓜种质资源苗期耐低温弱光鉴定及形态指标选择. 浙江农业学报, 28 (8):1360-1367.
|
|
[10] |
|
[11] |
|
[12] |
|
[13] |
|
和红云, 薛琳, 田丽萍, 陈远良. 2008. 低温胁迫对甜瓜幼苗根系活力及渗透调节物质的影响. 石河子大学学报(自然科学版), 26 (5):583-586.
|
|
[14] |
|
[15] |
|
李丽丽. 2023. 甜瓜耐冷相关基因的挖掘及功能验证[博士论文]. 郑州: 河南农业大学.
|
|
[16] |
|
[17] |
|
李天杰, 张卫华, 高英, 王晓宇, 高龙飞, 梁兴, 潘祺, 吴颖. 2023. 蓝莓GolS基因家族鉴定及非生物胁迫下的表达模式分析. 植物生理学报, 59 (3):543-556.
|
|
[18] |
doi: 10.13345/j.cjb.220449 pmid: 36305408 |
刘丹, 王柯蔼, 倪蓬, 王秋艳, 朱康, 危文亮. 2022. 大豆GolS基因家族鉴定及盐旱胁迫下的表达分析. 生物工程学报, 38 (10):3757-3772.
pmid: 36305408 |
|
[19] |
pmid: 7480343 |
[20] |
|
[21] |
|
[22] |
|
[23] |
pmid: 11175908 |
[24] |
|
古丽斯坦 · 赛米, 刘隋赟昊, 郑蓓, 陈永坤, 黄耿青, 赵惠新, 张经博. 2023. 棉花GolS基因家族的鉴定及其在干旱胁迫应答中的功能研究. 农业生物技术学报, 31 (4):704-717.
|
|
[25] |
doi: 10.3389/fpls.2015.00656 pmid: 26379684 |
[26] |
|
沈阳, 贾博为, 王金玉, 才晓溪, 胡冰霜, 王研, 陈悦, 孙明哲, 孙晓丽. 2021. 拟南芥肌醇半乳糖苷酶AtGolS2基因在非生物胁迫应答中的功能分析. 植物分子育种, 19 (11):3588-3597.
|
|
[27] |
|
[28] |
|
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
|
王婕. 2023. 不同甜瓜种质对低温胁迫的生理响应及耐寒性综合评价[硕士论文]. 杨凌: 西北农林科技大学.
|
|
[32] |
|
[33] |
|
吴梅梅, 张显, 郑俊鶱, 杨小振. 2014. 西瓜甜瓜抗寒性研究进展. 中国瓜菜, 27 (S1):1-5.
|
|
[34] |
|
[35] |
|
易萌萌. 2018. 新疆沙冬青AnGolS2基因的克隆及表达调控研究[硕士论文]. 沈阳: 沈阳农业大学.
|
|
[36] |
doi: 10.1104/pp.110.154229 pmid: 20522722 |
[37] |
doi: 10.1038/s41598-018-22585-2 pmid: 29531231 |
[38] |
|
余箬芊, 王福祥, 郑燕梅, 林悦龙, 魏毅东, 蔡秋华, 周元昌, 张建福. 2022. 植物棉子糖家族寡糖(RFOs)在种子活力及非生物胁迫中的生物学功能研究进展. 福建农业学报, 37 (1):114-122.
|
|
[39] |
|
张瑞腾, 吕建春, 周梦迪, 刘静霖, 李仁, 郭仰东, 王怀松, 付秋实. 2018. 甜瓜肌醇半乳糖苷合成酶基因CmGAS1的表达与功能分析. 园艺学报, 45 (10):1929-1940.
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0766 |
|
[40] |
|
张永平, 刁倩楠, 曹燕燕, 史梦雅, 张红梅, 金海军, 姜守阳, 沈海斌. 2022. 外源SNP对低温胁迫下甜瓜幼苗生长和氮代谢相关酶的影响. 植物分子育种, 20 (5):1692-1698.
|
|
[41] |
|
张永平, 许爽, 杨少军, 陆世钧, 陈幼源. 2017. 外源亚精胺对低温胁迫下甜瓜幼苗生长和抗氧化系统的影响. 植物生理学报, 53 (6):1087-1096.
|
[1] | 仝宗军, 韩 星, 段昕莲, 刘媛媛, 林俊彬, 甘 颖, 陈 杰, 谢宝贵, 甘炳成, 严俊杰, . 金针菇PRX家族基因鉴定及其在子实体发育过程中的表达分析[J]. 园艺学报, 2025, 52(2): 337-348. |
[2] | 梁国平, 曾宝珍, 刘铭, 边志远, 陈佰鸿, 毛娟. 山葡萄VaSR基因家族的鉴定及VaSR1抗寒功能验证与互作蛋白筛选[J]. 园艺学报, 2025, 52(1): 37-50. |
[3] | 郭昌权, 李丹琪, 惠馨冉, 郑婧雅, 侯梦璐, 朱永兴. 姜DUF966基因家族成员鉴定与表达分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(9): 2031-2047. |
[4] | 刘港运, 段世享, 许娜娜, 郭姚淼, 豆峻岭, 杨森, 牛欢欢, 刘东明, 杨路明, 胡建斌, 朱华玉. 分子标记辅助构建甜瓜矮化基因Cmerecta近等基因系[J]. 园艺学报, 2024, 51(9): 2048-2062. |
[5] | 赵佳莹, 曾周婷, 岑欣颖, 施姣淇, 李效贤, 沈晓霞, 俞振明. 铁皮石斛CCO基因家族鉴定及其在花发育中的表达分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(9): 2075-2088. |
[6] | 张勇, 马建祥, 魏春华, 李好, 杨建强, 张显. 厚皮甜瓜新品种‘农大甜10号’[J]. 园艺学报, 2024, 51(9): 2225-2226. |
[7] | 武祥琪, 孙鹂, 俞浙萍, 俞沁佩, 梁森苗, 郑锡良, 戚行江, 张淑文. 杨梅MrSPL4在响应干旱和低温胁迫中的作用研究[J]. 园艺学报, 2024, 51(5): 927-938. |
[8] | 李肯, 张伟, 武云鹏, 彭冬秀, 张若纬. 甜瓜果肉硬度KASP标记的开发与应用[J]. 园艺学报, 2024, 51(4): 773-786. |
[9] | 罗健东, 邱梦青, 周慧敏, 解为玮, 黄海鑫, 刘洁琪, 张梓敏, 徐健, 陈程杰, 何业华, 刘朝阳. 菠萝AcZFP1的克隆及其在低温胁迫下的功能分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(3): 495-508. |
[10] | 刘艳艳, 丁颖, 刘兴华, 郑佳秋, 刘志钦. 辣椒CaSYT1的鉴定及其在疫霉侵染过程中的功能初探[J]. 园艺学报, 2024, 51(3): 533-544. |
[11] | 张永平, 刁倩楠, 曹燕燕, 陆世钧, 姚东伟. 网纹甜瓜新品种‘绿华18’[J]. 园艺学报, 2024, 51(3): 699-700. |
[12] | 闫超凡, 孙雪梅, 钟启文, 邵登魁, 邓昌蓉, 文军琴. 番茄20S蛋白酶体基因家族鉴定及生物信息学分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(2): 266-280. |
[13] | 刘莉铭, 耿艳飞, 郝芳敏, 康保珊, 吴会杰, 古勤生. 新德里番茄曲叶病毒侵染性克隆构建及甜瓜品种抗病性鉴定[J]. 园艺学报, 2024, 51(11): 2555-2564. |
[14] | 冯一清, 仇胜囡, 吴月, 解阳, 张晓伟, 毕焕改, 艾希珍. 褪黑素对日光温室黄瓜耐冷性的影响[J]. 园艺学报, 2024, 51(11): 2633-2644. |
[15] | 卢小露 , 樊静华 , 黄 昀 , 蔚玉红 , 陈炳言 , 马英华 , 田甲玺 , 顾海峰 , 周京一 . 甜瓜新品种‘小雪’[J]. 园艺学报, 2023, 50(S1): 107-108. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||
版权所有 © 2012 《园艺学报》编辑部 京ICP备10030308号-2 国际联网备案号 11010802023439
编辑部地址: 北京市海淀区中关村南大街12号中国农业科学院蔬菜花卉研究所 邮编: 100081
电话: 010-82109523 E-Mail: yuanyixuebao@126.com
技术支持:北京玛格泰克科技发展有限公司