豆科作物AOX基因鉴定及其在普通菜豆响应非生物胁迫中的表达模式研究

　　

摘要：

交替氧化酶(alternative oxidase, AOX)是一种重要的线粒体末端氧化酶，在植物抵御非生物胁迫中扮演着关键角色。豆科作物作为植物蛋白的重要来源，在农业可持续发展中发挥着重要作用。然而，近年来频发的极端气候对豆科作物的产量和品质造成了严重影响，提高其耐逆性已成为亟待解决的问题。本研究对大豆、普通菜豆、宽叶菜豆和绿豆4种豆科作物的AOX基因家族进行了系统性的鉴定和分析，包括蛋白结构、理化性质、启动子顺式作用元件，以及普通菜豆AOX基因在多种非生物胁迫下的表达模式。家族成员鉴定发现，大豆、普通菜豆、宽叶菜豆和绿豆分别包含4个、3个、3个和3个AOX基因，亲缘关系分析将其划分为3个不同的亚族。顺式作用元件分析结果显示，豆科作物AOX基因启动子区域存在很多响应激素和逆境胁迫的顺式作用元件。对普通菜豆AOX基因在不同非生物胁迫下的表达模式进行分析发现，其AOX同源基因对不同非生物胁迫刺激响应存在差异，表现出多样的时序变化模式。其中，PvAOX1A;2受多种非生物胁迫的诱导显著上调表达。而PvAOX2;2_2受盐胁迫和高温胁迫诱导显著上调表达，PvAOX2;2_1受冷胁迫诱导显著上调表达。综上，普通菜豆AOX基因可能在其应答非生物胁迫中发挥着重要作用。本研究相关结果不仅为深入探究豆科作物AOX基因的生物学功能提供了重要线索，也为普通菜豆耐逆性的分子改良提供了潜在的靶基因。