藜麦MADS-box基因家族的全基因组鉴定和表达分析

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作   者：

何财林;  卢晶;  郭会会;  李小安;  吴琪; 

作者机构：

农业农村部杂粮加工重点实验室成都大学食品与生物工程学院; 

关键词：

CqMADS-box;  全基因组鉴定;  进化分析;  花序发育;  藜麦;  光周期; 

期刊名称：

生物技术通报

i s s n：

1002-5464

年卷期：

2025 年 41 卷 001 期

页   码：

157-172

摘   要：

【目的】开展藜麦CqMADS-box基因家族鉴定和表达分析，为藜麦产量品质的提高提供优异基因资源。【方法】基于拟南芥MADS-box蛋白序列，利用BLASTP和隐马尔可夫模型文件（Hidden Markov Model, HMM）鉴定CqMADS-box基因家族成员，采用最大似然法（maximum likelihood, ML）构建系统发育树，分析MADS-box基因在染色体的位置，利用MXSCan分析CqMADSbox基因家族成员在藜麦亚基因组A/B间，及其与甜菜二倍体近缘种C. pallidicaule(A)、C. suecicum(B)，六倍体近缘种中国台湾红藜（Chenopodium formosanum）中MADS-box成员的共线性，利用WoLF PSORT、PlantCARE等在线网站分析CqMADS-box转录因子的理化性质、基因结构、启动子区顺式作用元件。基于前期发表的转录组数据，分析CqMADS-box在不同组织、6个花序发育时期、种子萌发的表达模式；利用转录组数据分析在长日照和短日照下，花期和花器官相关CqMADS-box的表达情况。【结果】鉴定得到117个藜麦MADS-box基因家族成员，分布在17条染色体上。Ⅰ型CqMADS-box包含Mα、Mγ两个进化分支，Ⅱ型包含CqPI(CqGLO)、CqAGL17等14个进化分支。不同分支CqMADS-box基因结构、蛋白Motif组成、转录因子结合位点类型和数量存在不同程度的差异。进化分析表明，串联复制是藜麦MADS-box家族扩张的主要途径，大部分复制的时间在四倍体化之前。表达模式结果表明，CqMADS-box基因在花序中表达量相对较高，而在花序发育前期（YP1或YP2）,CqSEP3、CqAP1、CqGGM13类基因呈相对高表达；种子经过ABA处理后，CqSEP3类基因表达量显著上升；不同光周期下的表达模式表明，CqAP1、CqSOC1类基因在长日照和短日照下表达量均较高。【结论】CqMADS-box基因家族成员具有组织特异性表达模式，且CqSEP3类基因在藜麦花序发育和响应ABA激素处理的过程中发挥重要作用。