对向日葵KCS基因家族的全基因组分析表明，HaKCS1-1参与了蜡的生物合成及抗旱能力

《BMC Plant Biology》：Genome-wide analysis of KCS gene family in sunflower reveals the involvement of HaKCS1-1 in wax biosynthesis and drought resistance

　　

摘要

背景

β-酮酰辅酶A合成酶（KCS）家族负责合成极长链脂肪酸（VLCFAs），这类脂肪酸是角质蜡的前体，同时也与植物对环境刺激的反应有关。然而，目前对于向日葵（Helianthus annuus L.）中该家族的研究仍较为有限。

研究结果

在本研究中，人们在向日葵基因组中发现了26个KCS家族成员，它们分布在17条染色体中的16条上。通过系统发育分析，HaKCS蛋白被分为8个亚类：α、β、γ、δ、ζ、ε、η和θ。启动子分析表明，HaKCS基因含有许多与应激和激素反应相关的cis-元件。表达谱分析显示，HaKCS基因在向日葵的茎、叶和子叶中高度表达。此外，大多数HaKCS基因在受到外源脱落酸（ABA）和干旱胁迫时会被上调表达。功能研究显示，将HaKCS1-1异源表达在Arabidopsis kcs1突变体中后，可增加其茎部中脂肪酸（C20:0）、烷烃（C29:0、C31:0和C43:0）以及醇类（C26:0）的积累。同时，这还能提高该突变体的耐旱性，降低叶片表皮的通透性，并改变转基因Arabidopsis茎部角质蜡晶体的形态。

结论

总之，向日葵中存在26个KCS基因，且这些基因具有应激响应性的表达模式。HaKCS1-1能够改变角质蜡的晶体结构或形态，从而降低表皮通透性并提高转基因Arabidopsis的耐旱性。这些研究结果有助于阐明KCS基因在植物应激适应中的作用，也为提高向日葵蜡含量的分子改良提供了候选基因。