蔷薇科植物淀粉合酶基因家族的全基因组鉴定及PbrGBSS3介导梨耐热性的功能验证

本研究针对蔷薇科植物淀粉合酶(SS)基因家族缺乏系统研究的问题，通过全基因组分析在8个物种中鉴定出82个SS基因，发现全基因组复制事件推动家族扩张。功能实验证实PbrGBSS3通过调控直链淀粉和抗性淀粉合成显著增强梨苗耐热性，为园艺作物抗逆育种提供重要候选基因。

　　

植物淀粉生物合成的关键催化酶——淀粉合酶(Starch Synthase, SS)，在胁迫响应机制中发挥着核心调控作用。尽管已在多种植物中对SS基因家族进行全基因组鉴定与功能解析，但蔷薇科植物的系统性研究仍属空白。

研究人员在八个蔷薇科物种中成功鉴定出82个SS基因，根据结构特征、保守基序和系统进化分析将其划分为五个分支。纯化选择是驱动SS基因进化的重要因素，而近期发生的全基因组复制事件则是苹果亚科(Maloideae)中SS基因家族扩张的主要动力。

表达谱分析显示部分梨SS基因(PbrSS)在叶片、果实和茎中高表达，并呈现显著的时空表达特异性。值得注意的是，PbrSSI-2、PbrSSIII-1和PbrGBSS-3基因在热胁迫条件下表达显著上调。病毒诱导基因沉默(VIGS)实验证明，PbrGBSS3通过调控直链淀粉(amylose)和抗性淀粉(resistant starch)的生物合成，显著增强梨幼苗的耐热性。

该研究不仅为解析植物淀粉代谢调控机制提供理论基石，更为园艺作物抗逆分子育种策略提供了宝贵的候选基因资源。