参与干旱胁迫下脂质信号传导的磷脂酶的计算机模拟分析：在甘蔗属植物中的全基因组研究

《Sugar Tech》：In Silico Analysis of Phospholipases Involved in Drought Stress in Lipid Signalling: A Genome-Wide Study in Saccharum Species

研究分析了甘蔗属（S. spontaneum、S. officinarum及杂交种）中磷脂酶（PLPs）基因家族对干旱、盐碱和高温胁迫的适应机制，发现不同物种间PLPs基因数量差异显著（69个ShPLPs、8个SoPLPs、10个SsPLPs），并揭示其分子特征与进化关系，为培育抗逆新品种提供理论依据。

　　

摘要

干旱、盐度和高温是由环境因素引起的非生物胁迫，会显著降低甘蔗的产量。甘蔗是一种全球范围内用于生产蔗糖和生物乙醇的关键作物。由于其庞大而复杂的基因组，传统的育种策略尚未能够解决这些挑战。在这项研究中，我们分析了磷脂酶（PLPs）如何影响甘蔗的耐逆机制，磷脂酶是重要的脂质信号传导酶。为了找到与应激反应相关的潜在基因，我们对包括 Saccharum spontaneum、S. officinarum 和 S. hybrids 在内的 Saccharum 物种中的磷脂酶基因家族进行了全基因组研究，鉴定出了 69 个 ShPLPs 基因、8 个 SoPLPs 基因和 10 个 SsPLPs 基因。蛋白质大小、分子量、等电点和疏水性指数等参数表现出差异，表明磷脂酶基因家族在应激适应过程中的功能发生了变化。保守基序分析揭示了五种不同频率和排列方式的基序，表明功能保守性和物种特异性适应性的变化。多重序列和基序分析显示所有物种（尤其是 Saccharum 杂交种）中存在进化保守性和分歧。对 Saccharum 物种（S. hybrids、S. officinarum、S. spontaneum）及相关禾本科作物中的磷脂酶基因进行的系统发育分析表明，这些基因在功能上存在分歧，同时表现出复杂的进化关系和高序列保守性，这反映了杂交起源和适应性。这些发现有助于更好地理解磷脂酶基因在甘蔗育种中的作用。基因结构分析表明，这些基因具有相对紧凑的结构，并具有潜在的可变剪接能力。这些发现表明，磷脂酶基因在甘蔗的调控网络、脂质代谢和应激信号传导中起着关键作用，为培育新的耐逆品种以应对气候变化提供了有用信息。