马铃薯LEA_2基因家族鉴定及响应低温与激素功能分析

　　

摘要：

目的 胚胎发育晚期丰富蛋白（late embryogenesis abundant proteins, LEA）是调节植物生长发育和逆境胁迫响应的重要基因，研究StLEA_2基因的生物学功能，为马铃薯耐寒遗传改良提供理论依据和基因资源。 方法 从马铃薯基因组鉴定LEA_2基因家族成员，并对其理化性质、亚细胞定位、基因结构、进化特征和顺式作用元件进行分析；采用转录组和RT-qPCR分析StLEA_2在低温胁迫、茉莉酸（JA）以及赤霉素（GA）处理下的表达模式；通过农杆菌介导的烟草瞬时过表达解析StLEA37在低温胁迫应答中的功能。 结果 马铃薯栽培种（Solanum tuberosum L.）鉴定出45个StLEA_2基因，耐寒野生种（Solanum commersonii）鉴定出42个ScLEA_2基因，分为9个亚族。亚细胞定位预测LEA_2家族成员主要定位于细胞质和叶绿体上；共线性分析发现马铃薯栽培种和野生种LEA家族中分别有10对和11对同源基因。StLEA_2启动子上含有大量光、逆境和激素响应元件。表达分析结果表明，44个StLEA_2基因参与低温胁迫应答；在GA与JA处理下，分别有39和43个基因表达显著变化。StLEA37定位于细胞膜上，瞬时过表达StLEA37可激活COR-CBF调节通路和活性氧清除机制参与植物低温胁迫耐性调节。 结论 马铃薯全基因组共鉴定得到45个StLEA_2基因。StLEA37基因定位于细胞膜上，可能通过影响COR-CBF通路、活性氧清除以及介导GA和JA信号通路参与植物低温胁迫应答。