豆科植物抗坏血酸氧化酶基因家族的进化与功能解析：从分子机制到环境适应性

【编辑推荐】本研究首次系统揭示了豆科植物抗坏血酸氧化酶（AAO）基因家族的进化保守性与功能多样性，通过多组学分析发现其通过调控质外体氧化还原平衡参与发育调控和胁迫响应（biotic/abiotic stresses），为豆科作物抗逆育种提供新靶点。

　　

研究亮点

• 在21种豆科植物中鉴定出61个AAO基因，其中49个为新发现成员

• 系统发育分析将AAO基因划分为两个高度保守的进化分支

• 基因结构分析显示内含子大小可作为分类依据

• 在Glycine max和G. soja中发现染色体分布高度保守

• cis-调控元件分析揭示AAO参与发育和胁迫响应的分子机制

豆科植物中的AAO蛋白

豆科植物AAO蛋白与多铜氧化酶家族（Multicopper Oxidases）具有高度相似性。与Batth等（2017）研究相比，我们在G. max和O. sativa中发现更多AAO亚型，暗示该基因家族可能存在物种特异性扩张。所有鉴定到的AAO蛋白均含有典型的铜离子结合域，包括T1（蓝色铜中心）、T2和T3型结构域，这些区域共同构成催化分子氧还原为水的活性中心。

结论

本研究首次全面阐明豆科植物AAO基因家族在系统发育、基因结构和蛋白基序上的进化保守性。表达分析表明Gma-AAO2/3/4可能参与生物胁迫响应，而Gma-AAO5则与非生物胁迫相关。这些发现为解析豆科作物抗逆机制提供了重要分子线索。