马铃薯SOD基因家族鉴定及其在损伤块茎中的响应

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作   者：

任映玥;  姜红;  马丽;  李永才;  Dov Prusky;  毕阳; 

作者机构：

甘肃农业大学食品科学与工程学院; 

关键词：

生物信息学;  超氧化物歧化酶（SOD）基因家族;  表达分析;  马铃薯; 

期刊名称：

农业生物技术学报

基金项目：

StCDPK29和StNOXC在ASM促进马铃薯块茎愈伤中的功能研究

i s s n：

年卷期：

2021 年 007 期

页   码：

1248-1259

摘   要：

超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）基因家族在马铃薯（Solanum tuberosum）生长发育和逆境胁迫响应中具有重要作用,但是马铃薯SOD基因家族成员的鉴定及其在块茎损伤后的变化鲜有报道。为分析SOD基因家族成员的生物信息学特性,研究各家族成员在马铃薯不同器官的表达差异以及在损伤块茎中的响应,本研究使用GSDS 2.0和PLACE分析StSOD基因结构和顺式作用元件,采用ProtParam、ProtComp 9.0、MEGA7.0、MEME4.11.1分析StSOD蛋白的理化性质、亚细胞定位、进化关系及保守基序,利用qRT-PCR技术检测各家族成员在不同组织中的表达差异及块茎损伤24 h内的表达变化,利用生化方法测定SOD抑制剂二乙基二硫代氨基甲酸钠（diethyldithiocarbamate, DDC）处理对损伤块茎SOD活性以及O2·-和H2O2含量的影响。结果表明,共鉴定出8个SOD基因家族成员,分别含有Cu/ZnSOD结构域、Fe/MnSODα-发夹结构域和C末端Fe/MnSOD结构域。马铃薯SOD蛋白含152～312个氨基酸,等电点分布在5.28～7.13,亚细胞定位预测包括细胞质、叶绿体和线粒体。StSOD家族成员不均匀分布于12条染色体中的6条。8个SOD家族成员基于其保守结构域的不同分为Cu/ZnSOD、FeSOD和MnSOD亚家族。8个StSODs启动子上分布大量光、环境胁迫和激素响应元件。马铃薯根、茎、叶、芽和块茎中均有StSODs表达,其中StCSD1和StCSD2在块茎中的表达明显高于其他组织;块茎中StSODs均可被损伤诱导表达,StFSD1和StFSD2在损伤早期表达明显,StCSD3在损伤早期和晚期均上调表达,其他SOD成员均在损伤中期显著表达。DDC处理显著抑制损伤块茎的SOD活性、提高O2·-含量、抑制H2O2积累。本研究为深入开展StSOD基因家族在块茎损伤中的功能研究提供参考依据。