绿豆甘露醇脱氢酶基因生物信息学分析及其对镉胁迫的响应

摘要

为探究甘露醇脱氢酶（MTD）在植物逆境响应中发挥的重要作用，本研究基于绿豆（Vigna radiata）基因组数据，系统鉴定了10个MTD基因（VrMTDs），并对其序列结构、系统发育关系及理化性质进行了生物信息学分析。结果表明，VrMTDs具有高度保守的结构域特征，主要包含PLN02586超家族结构域。系统发育树分析显示，绿豆MTDs与大豆同源基因亲缘关系较近，表明其在豆科植物中具有独立的进化路径。转录组数据分析揭示，VrMTDs在绿豆不同器官中呈现明显的组织特异性表达模式。进一步研究发现，在镉（Cd）胁迫下，多个VrMTD基因（如VrMTD2.3、VrMTD2.4、VrMTD2.5和VrMTD3.1）显著上调，伴随MTD酶活性的显著增强，尤其在根和叶部表现突出。这表明MTD基因通过调控甘露醇代谢参与绿豆对Cd胁迫的响应，有助于维持细胞渗透压稳态及抗氧化平衡。本研究为深入理解绿豆MTD基因功能及其在植物逆境适应中的作用提供了理论基础。

关键词

绿豆 / 甘露醇脱氢酶 / 镉 / 生物信息学 / 胁迫响应

基金资助

国家自然科学基金(31760110); 甘肃省青年科技基金计划项目(23JRRA1806)