对普通小麦中天冬酰胺合成酶（ASN）基因家族的全面分析揭示了具有应激响应特性的候选基因

《Genetic Resources and Crop Evolution》：Comprehensive analysis of the asparagine synthetase (ASN) gene family in common wheat suggests stress-responsive candidates

天冬氨酸合成酶（ASN）基因家族在小麦氮代谢中的功能与进化分析，基于同源性方法鉴定出17个TaASN基因分布于11条染色体，形成4个进化亚群，Ka/Ks值显示强 purifying selection，启动子富集生长与胁迫响应元件，GO和互作分析揭示其在天冬氨酸合成中的核心作用，表达谱显示特定基因对非生物与生物胁迫的差异化响应，并发现不同单倍型数量。

　　

摘要

天冬酰胺合成酶（ASN）在植物氮代谢中起着关键作用。然而，与其它主要作物相比，关于小麦（Triticum aestivum L.）中ASN基因家族的研究仍然有限。我们采用基于同源性的方法，鉴定出了整个小麦基因组中的ASN基因家族成员，并进行了系统的比较分析。在中国春小麦（CS）基因组中，共发现了17个小麦ASN（TaASN）基因，分别命名为至，这些基因分布于11条染色体上。系统发育分析将TaASN基因分为四个不同的进化亚群（I–IV组），表明该基因家族内部存在功能分化。Ka/Ks比值表明这些基因经历了强烈的纯化选择。同一分支内的基因在基因结构和基序组成上具有高度保守性，而它们的启动子区域富含与生长、发育和应激反应相关的顺式作用元件。基因本体（GO）和蛋白质-蛋白质相互作用分析表明TaASN基因在天冬酰胺生物合成中起关键作用。表达谱分析进一步显示，包括、Ta5BL-ASN-15和在内的多个基因会受到多种非生物和生物胁迫的诱导，并根据胁迫类型和处理方式表现出不同的表达模式。在对小麦联盟数据库（Wheat Union Database）中的1,754个样本进行分析时，Ta5AL-ASN-13、Ta5BL-ASN-15和的同源基因分别展现出60、109和29种单倍型。我们的研究结果为阐明TaASN基因的生物学功能以及识别氮代谢网络中的应激响应模块提供了框架。这些调控因子通过反向遗传学策略（如基因编辑、RNAi或VIGS）成为精准育种的有希望的候选对象。