刺梨RrCAD基因家族的全基因组鉴定及对外源激素的响应

摘要

【目的】分析刺梨CAD基因家族成员的进化和表达情况，了解其在木质素积累中的作用。【方法】以拟南芥、草莓等植物的肉桂醇脱氢酶（cinnamyl alcohol dehydrogenase,CAD）序列为参考，筛选刺梨（Rosa roxburghii Tratt.）CAD家族成员，并进行生物信息学分析和CAD家族成员在刺梨果实发育中的表达分析。【结果】刺梨CAD基因家族有9个成员（RrCAD01～RrCAD09），可分为5个亚族，不均匀地分布在2、3、5、6号染色体上，并以2号染色体上分布最为密集（5个）；基因结构分析发现，除RrCAD02外，其余成员所含外显子数量为5～6个；亚细胞定位和二级结构预测表明，CAD家族蛋白主要定位于细胞质和细胞膜上，以α-螺旋、β-转角、无规则卷曲为主。基因上游序列分析发现，该家族基因普遍存在光诱导元件和脱落酸、水杨酸等激素响应元件。刺梨果实发育过程中的RNA-seq分析发现，RrCAD05的表达变化趋势与木质素含量测定结果及组织化学染色高度一致；在SA和ABA处理下，RrCAD05的表达与CAD活性及木质素含量均呈显著正相关。【结论】刺梨果实发育过程中，RrCAD05基因转录水平与木质素积累动态一致并存在极显著相关性，且不同程度受外源ABA、SA调控，进而影响果实中木质素含量，可能在刺梨果实木质素合成中起着关键作用。

关键词

刺梨 / CAD基因家族 / 生物信息学分析 / 木质素 / 基因表达