千年桐物种特异PGK3-TPS10-CYP726基因簇挖掘及其进化和表达特征

王银行; 高暝; 赵耘霄; 汪阳东; 李伟; 陈益存

北京林业大学学报 ›› 2025, Vol. 47 ›› Issue (02) : 1 -9.

王银行, 高暝, 赵耘霄, 汪阳东, 李伟, 陈益存

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摘要

【目的】基于全基因组挖掘高质量物种特异基因簇，为深入分析物种性状和遗传改良提供新的思路。【方法】通过基因组、转录组、蛋白数据联合分析，利用生物信息手段进行高质量基因簇预测与筛选，对目标基因簇进行基因组共线性、基因组结构、系统进化和转录表达分析。【结果】（1）预测了千年桐高可信度PGK3-TPS10-CYP726基因簇，该基因簇中共包括13个酶编码基因，具体包括：3-磷酸甘油醛脱氢酶3(GAPCP3)、CHD4细胞色素P45071D(CYP71D55)、细胞色素P450726A(CYP726A)、萜类合酶10(TPS10)、磷酸甘油酸激酶3(PGK3)等。（2）PGK3-TPS10-CYP726基因簇具有良好的共表达和共通路特征，在千年桐基因组中展示了良好的独特性和完整性。（3）PGK3-TPS10-CYP726基因簇有约一半基因在双子叶植物中存在较高的保守性，但在单子叶植物中存在基因缺失的现象；PGK3基因一直保留于单双子叶植物和苔藓植物中，其序列在进化过程中高度保守；推测PGK3-TPS10-CYP726基因簇起源于早期基部类群，并在千年桐物种分化后形成。（4）千年桐物种特异PGK3-TPS10-CYP726基因簇在根部特异高表达，在枯萎病病原菌侵染后的早、中期的千年桐根木质部呈现持续显著高表达。【结论】首次鉴定了千年桐物种特异基因簇PGK3-TPS10-CYP726，并分析了其进化起源和表达特征，为解析千年桐抗枯萎病等特有性状提供了新的视角。