马铃薯CEP基因家族鉴定及StCEP2小肽调控马铃薯不定根生长和耐盐性的功能分析

　　

摘要：

CEP (C-terminally encoded peptide)编码一类在C-末端附近具有保守基序的分泌小肽，属于多成员的基因家族，在调控植物根系生长、氮素营养及逆境胁迫中起重要作用。本研究对马铃薯(Solanum tuberosum) CEP基因(StCEP)家族成员进行了鉴定，并对StCEP家族成员的理化特征、保守基序、系统进化关系和启动子顺式作用元件进行了分析；利用RNA-seq数据分析了StCEP家族成员在马铃薯不同组织以及响应不同环境信号的表达模式，并筛选受盐胁迫显著诱导的StCEP基因；最后利用外源施加合成StCEP小肽的方法对StCEP小肽的耐盐性功能进行了验证。结果表明，在马铃薯基因组中共鉴定到11个StCEP家族成员，分布在4条不同的染色体上，其编码的蛋白含有1~9个数目不等的CEP基序；StCEP家族成员与拟南芥、番茄CEP成员相互嵌合形成2个大的分支，各分支分别包含21个和26个CEP成员；马铃薯与拟南芥之间仅存在1对CEP基因共线性关系，而与亲缘关系较近的番茄之间存在12对CEP基因共线性关系；StCEP基因的启动子区域主要包括光响应、激素响应、植物生长发育响应和逆境胁迫响应的顺式作用元件；StCEP基因的表达具有明显的组织特异性且受氮素、激素(BAP、IAA、GA₃和ABA)、不同生物(致病疫霉、BABA和BTH)与非生物(NaCl)逆境因子的诱导；外施StCEP2小肽可以促进马铃薯不定根的生长并增强马铃薯的耐盐性。本研究为后续深入解析StCEP基因家族成员在马铃薯生长发育与响应环境信号过程中的功能提供了参考信息。