蓝莓VcTPS/VcTPP基因家族鉴定及VcTPS24对花诱导的功能分析

　　

摘要：

【目的】 海藻糖-6-磷酸合成酶（TPS）是海藻糖（trehalose）合成途径上的关键酶，参与调控萌芽、植株生长、开花和抗逆性等多种生理功能。鉴定蓝莓海藻糖合成途径上编码TPS、TPP的基因，运用分子生物学手段解析VcTPS24调控成花的分子机制，为揭示蓝莓花诱导的糖信号转导途径奠定基础。【方法】 运用生物信息学方法分析蓝莓（Vaccinium corymbosum L.）海藻糖代谢途径中VcTPS/VcTPP的氨基酸长度、基因结构、保守基序、启动子序列及亚细胞定位。通过qRT-PCR分析VcTPS classⅠ类基因在蓝莓花芽分化过程中的表达特性。通过外源施用赤霉素、生长素和4 ℃低温等处理，分析VcTPS24在蓝莓中对激素和低温胁迫的表达响应。通过双萤光素酶试验分析VcSOC1和VcSVP对VcTPS24启动子的调控作用。在烟草中过表达VcTPS24，验证其调控生长和成花的功能。【结果】 从蓝莓中共鉴定出28个VcTPS和19个VcTPP家族成员，均可分为2个亚家族，VcTPS蛋白的氨基酸数量为465—1 382 aa，平均等电点（pI）为6.02。大多数成员具有3个外显子结构；VcTPP家族蛋白的氨基酸数量为241—434 aa，平均等电点为7.48。大多数成员具有11个外显子结构。VcTPS/VcTPP家族成员启动子序列均包括G-Box、P-Box、LTR和circadian等元件，参与光照、激素、胁迫响应及调控植株生长。VcTPS/VcTPP家族成员多定位在叶绿体和液泡中。在蓝莓花诱导过程中，VcTPS classⅠ类基因的表达水平显著上升，其中，VcTPS24在花芽分化全过程中的表达水平均显著高于未分化组。外源IAA、GA₃、SA、MeJA和低温胁迫可显著诱导蓝莓苗VcTPS24表达量上调。双萤光素酶试验表明，VcTPS24的启动子活性可被VcSOC1显著提高，而被VcSVP显著抑制。亚细胞定位表明，VcTPS24定位于细胞核和细胞质。在无外源蔗糖环境下，过表达VcTPS24的烟草种子萌发和胚根伸长得到促进，但其幼苗生长会受过量蔗糖阻碍。短日照条件可显著诱导VcTPS24表达，在长、短日照条件下，过表达VcTPS24烟草NtLFY、NtFUL和NtSOC1的相对表达量均有不同程度的增加，其花序的形成时间均显著早于野生型，表明VcTPS24参与成花诱导调控。【结论】 共鉴定出28个蓝莓VcTPS和19个VcTPP家族成员，VcTPS classⅠ基因在蓝莓花诱导期间发挥重要作用。VcTPS24的表达受外源激素影响，且过表达VcTPS24能促进烟草开花，可能与促进成花基因的表达有关。