热带作物学报

作者：孙欣路, 林佩霞, 崔世江, 李振香, 王东姣, 张媛媛, 曾真, 阙友雄, 吴期滨, 赵婉莹

单位： 热带作物生物育种全国重点实验/中国热带农业科学院热带生物技术研究所/中国热带农业科学院三亚研究院， 海南三亚 572024, 福建农林大学农学院/农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室， 福建福州 350002

关键词：甘蔗,乙二醛酶基因家族,生物信息学,甘蔗黑穗病,表达模式

基金：热带作物生物育种全国重点实验室创新团队项目(NKLTCBCXTD24),热带作物生物育种全国重点实验室创新团队项目(NKLTCBCXTD38),中国热带农业科学院国家热带农业科学中心科技创新团队项目(CATASCXTD202402)

乙二醛酶系统[包括乙二醛酶Ⅰ（glyoxalase system, GLYⅠ）和乙二醛酶Ⅱ（glyoxalase system, GLYⅡ）是植物体内解毒过量甲基乙二醛（methylglyoxal, MG）的关键机制，在响应非生物胁迫与病原菌侵染中发挥重要作用。迄今，GLY基因家族在甘蔗中的全基因组鉴定和表达分析中尚未见报道。本研究从甘蔗近缘野生种割手密（Saccharum spontaneum）中鉴定获得了50个SsGLYI基因和52个SsGLYII基因，并对其理化性质、基因结构、启动子顺式作用元件和表达模式等进行系统分析。结果表明：SsGLY基因随机分布在30条染色体上，43个SsGLYI蛋白均拥有一个保守的Motif1（PF00903），所有SsGLYⅡ蛋白均拥有保守的Motif1（PF00753）；39个SsGLYI蛋白含有4个金属结合位点（H/Q, L, H, E），除亚家族IV的SsGLYI 8.1~8.4属于Zn2+依赖型SsGLYI蛋白外，其余均是Ni2+依赖型，仅26个SsGLYⅡ蛋白同时具备THxHxDH金属结合域和C/GHT活性位点。共线性分析识别出41对共线基因，其中39对的Ka/Ks<1，表明SsGLY基因家族在进化过程中主要受纯化选择。在甘蔗响应黑穗病侵染中，SsGLYⅠ基因亚家族V和SsGLYⅡ基因亚家族Ⅲ在病菌胁迫下的表达量均高于其他4个亚家族，其中SsGLYI3.4基因随着黑穗病菌侵染时间的延长，其在抗病品种YT93-159和感病品种ROC22中表达模式存在差异。本研究从甘蔗主栽品种YT93-159中克隆获得了SsGLYI3.4的同源基因ScGLYⅠ-1，该基因呈组成型表达，主要定位于叶绿体。同时，ScGLYⅠ-1的表达可被外源水杨酸及黑穗病菌胁迫诱导上调，表明该基因可能在甘蔗应答病原菌胁迫中起重要作用。本研究为深入解析甘蔗乙二醛酶基因功能奠定理论基础。

来源：2026年第1期

《热带作物学报》期刊编辑部

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