热带作物学报

作者：朱博为, 于佳玄, 李新国, 刘菊华

单位：1.海南大学热带农林学院，海南海口 570228,2.热带作物生物育种全国重点实验室，海南三亚 572025,3.中国热带农业科学院热带生物技术研究所，海南海口 571101

关键词：香蕉,A、B基因组,胆碱单加氧酶合成基因,表达特性,抗逆性

基金：海南省自然科学基金项目(320RC485),国家自然科学基金项目(32160679),海南省研究生创新科研课题(Qhys2022-99)

胆碱单加氧酶（CMO）是高等植物体内甜菜碱合成过程中的关键酶，在植物抵御逆境生理过程中具有重要作用。在香蕉A、B参考基因组数据库中分别鉴定到1个CMO基因，对MaCMO与MbCMO基因组序列进行生物学信息分析，发现MbCMO可能由1个香蕉O-岩藻糖基转移酶家族蛋白编码基因与MbCMO基因串联形成。克隆湛江AA（ZJ；AA基因型）、巴西蕉（BX；AAA基因型）、广东大蕉（GD；AAB基因型）和金粉（JF；ABB基因型）的CMO基因编码序列并测序比对，在ZJ和BX中鉴定到基因CMO-A，GD和JF中鉴定到基因CMO-A、CMO-B1和CMO-B2，JF中鉴定到基因CMO-H。鉴定到的4种香蕉CMO基因中，有23个共同的高频密码子，密码子CUU和CCG分别是偏性最强和最弱的密码子。CMO-A蛋白与CMO-H蛋白的氨基酸数量最少，均为425个；CMO-B1蛋白的氨基酸数量最多，为470个，且二级结构最为复杂；CMO-B2蛋白分子量最大，为52.02 kDa；CMO-A分子量最小，为47.48 kDa；4种CMO均属于酸性蛋白，均不具有跨膜结构且均为亲水性蛋白；亚细胞定位预测显示4种CMO均定位在叶绿体中。在进化方面，植物CMO在进化时单、双子叶植物有明显的分支，香蕉CMO-A、CMO-H、CMO-B1、CMO-B2蛋白与其他单子叶植物CMO蛋白亲缘关系更近。RT-qPCR结果显示：4种香蕉根中CMO在渗透胁迫前期上调表达，A基因组纯合型ZJ与BX的CMO表达量高于A、B基因组杂合型GD与JF的CMO表达量；4种香蕉叶中CMO在渗透胁迫前期下调表达，其中A基因组纯合型ZJ与BX的CMO表达量在渗透胁迫后期出现上调表达，A、B基因组杂合型GD与JF的CMO表达量高峰出现在10 d，而后15 d时表达量再次下调，并显著低于ZJ与BX的CMO表达量。本研究揭示了香蕉A、B基因组间CMO基因的差异和不同基因型香蕉中CMO基因在渗透胁迫下的表达模式，为进一步研究香蕉A、B基因组CMO基因生物学功能，特别是来源于不同基因组的CMO基因与香蕉抗渗透胁迫能力间的关系奠定基础，为利用基因工程提高香蕉抗逆性提供参考依据。

来源：2024年第8期

《热带作物学报》期刊编辑部

查看热带作物学报杂志2024年第8期