栀子TPS基因家族鉴定及与萜类物质代谢的相关性分析

摘要

TPS基因家族是萜类化合物合成的末端关键酶,在栀子花香的形成中起重要作用。为了明确栀子TPS基因家族成员的基本特征,利用生物信息学方法对栀子TPS基因进行家族成员鉴定;通过外源激素喷施试验进行转录组测序,结合顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术,分析不同外源激素浓度下栀子花朵TPS基因家族成员表达水平和代谢物含量变化关系。结果表明:从栀子基因组中共鉴定获得GjTPS家族成员41个,编码氨基酸380～849个,含有外显子5～15个不等,GjTPS家族成员定位在叶绿体中,并且不均匀地分布在10条染色体上;共线性分析表明栀子与其同科植物中粒咖啡的TPS基因有更近的亲缘关系。系统发育分析结果显示GjTPS基因分为5个亚家族,TPS-a、TPS-b亚家族包含了大多数GjTPS家族成员。GjTPS家族成员的大多数启动子顺式作用元件在植物激素响应类别中,并且包含MYC基序的茉莉酸甲酯响应元件是其中大类;通过转录组数据得到GjTPS02、GjTPS12、GjTPS14、GjTPS20、GjTPS21、GjTPS22这6个基因在各处理的表达量较高。对基因表达量与萜类物质含量变化进行相关性分析,发现1.25 mmol·L^-1的茉莉酸甲酯有助于栀子TPS基因家族成员的表达及萜类物质的释放;GjTPS12、GjTPS14、GjTPS20、GjTPS21、GjTPS22这5个基因可能参与栀子花香调控。本研究结果可为后续栀子TPS基因家族功能特性研究提供借鉴。

关键词

栀子 / 萜类合成酶 / 基因家族 / 生物信息学 / 挥发性萜类物质