石榴种皮发育相关PIN基因的鉴定与表达分析

李明霞; 赵浩宇; 邓波; 黎积誉; 曹榛; 汪敏; 黄钰涵; 刘春燕; 秦改花

doi:10.13925/j.cnki.gsxb.20250138

果树学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (12) : 2814 -2827. DOI: 10.13925/j.cnki.gsxb.20250138

石榴种皮发育相关PIN基因的鉴定与表达分析

李明霞, 赵浩宇, 邓波, 黎积誉, 曹榛, 汪敏, 黄钰涵, 刘春燕, 秦改花

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摘要

【目的】了解生长素极性转运蛋白PIN编码的基因在石榴基因组中的分布，分析其系统发育关系和组织表达特性，并探究外源生长素对PIN在籽粒发育过程中的表达特征及其对籽粒发育的影响，筛选石榴种皮发育相关的PIN基因。【方法】通过生物信息学方法鉴定出石榴PIN家族成员，并对其进行理化性质分析、启动子顺式作用元件预测、进化树构建和组织表达特性分析。通过荧光定量分析候选PIN基因响应外源生长素的表达模式，同时测定外源NAA处理后果实及籽粒形态指标、内种皮中PgrPIN基因的相对表达水平。【结果】从石榴全基因组中共鉴定到15个PIN家族成员，包括7个经典型和8个非经典型，其编码氨基酸数量为267～667个，蛋白质分子质量范围为29.62～74.79 kDa，等电点在6.29～9.80之间，大多数成员在质膜上发挥作用。石榴PIN基因启动子中存在大量的激素响应元件、光响应元件和胁迫响应元件。利用转录组数据分析了PgrPINs基因在石榴不同组织、不同发育时期的表达情况，筛选出了5个参与石榴种皮发育的候选基因，其中PgrPIN1、PgrPIN3、PgrPIN5和PgrPIN14可响应外源生长素。外源NAA处理授粉后15 d的幼果可促进果实发育，并显著促进发育后期PgrPIN1、PgrPIN5和PgrPIN14基因的表达。果实发育过程中PgrPIN1的表达量变化与内、外种皮大小，籽粒和果实大小呈显著正相关，与籽粒硬度呈显著正相关。【结论】石榴全基因组中共鉴定到15个PIN家族成员，其中PgrPIN1是参与石榴籽粒、果实大小发育以及籽粒硬度形成的重要候选基因，为研究石榴种皮发育调控机制提供了基因资源和理论基础。