对黄瓜中漆酶基因家族的全面分析突显了其在发育和应激反应中的潜在作用

《BMC Plant Biology》：Comprehensive analysis of the laccase gene family in cucumber highlights its potential roles in development and stress responses

　　

摘要

背景

漆酶（LAC）基因在植物木质素生物合成、细胞壁形成、生长发育以及应对生物和非生物胁迫方面发挥着重要作用。然而，Cucumis sativus（黄瓜）中的LAC基因家族尚未得到系统的研究。

结果

本研究通过隐马尔可夫模型搜索和保守结构域验证，在黄瓜基因组中识别出34个CsLAC基因。相应的CsLAC蛋白被分为六个亚家族，同一亚家族内的成员通常具有相似的基序组成和外显子-内含子结构。CsLAC基因在七条黄瓜染色体上的分布不均，其中第1号染色体包含的基因数量最多。基因组内分析发现了一对串联重复序列和八对潜在的全基因组或片段重复序列，同时在黄瓜与Arabidopsis thaliana（拟南芥）之间检测到了27对同线性基因对。所有分析的重复基因对的Ka/Ks比值均低于1，这表明纯化选择是影响CsLAC基因家族的主要进化力量。启动子分析揭示了许多与光响应、激素信号传导、胁迫响应和植物发育相关的顺式作用元件。蛋白质-蛋白质相互作用预测表明，CsLAC23、CsLAC19和CsLAC21可能是推断出的相互作用网络中相互联系较为紧密的节点。表达谱分析显示，CsLAC基因在不同组织、发育阶段和处理条件下的转录模式存在差异。一些基因具有广泛的转录积累，而其他基因则表现出组织或阶段特异性模式，并对热、盐和病原体处理具有不同的时间响应。对八个选定的CsLAC基因进行qRT-PCR分析（每种胁迫条件下检测六个基因）的结果表明，其表达趋势与转录组分析的结果基本一致。

结论

总体而言，本研究全面系统的描述了黄瓜LAC基因家族的基因组特征，并揭示了它们在盐胁迫和热胁迫下的多种表达模式。特别是，CsLAC22、CsLAC29和CsLAC31被确定为可能参与这两种胁迫响应的候选基因。这些发现为未来对CsLAC基因的功能研究提供了宝贵的资源，并有助于提高黄瓜的耐胁迫性。