热带作物学报

作者：董伟清, 刘莉莉, 蒋慧萍, 邱祖杨, 何芳练

单位：1.广西壮族自治区农业科学院生物技术研究所，广西南宁 530007,2.荔浦市农业农村局，广西荔浦 546600

关键词：芋,淀粉分支酶,生物信息学分析,表达分析

基金：广西重点研发计划项目(桂科AB20297041),广西自然科学基金项目(2022GXNSFAA035493),广西自然科学基金项目(2021GXNSFBA196012)

淀粉分支酶（starch branching enzyme, SBE）在支链淀粉生物合成中发挥关键作用，直接影响淀粉的含量和结构。芋（Colocasia esculenta）是一种主要的块茎类作物，在世界上热带和亚热带地区广泛栽培。目前，SBE在芋中的研究很少，对SBE基因在芋中的数量、分子结构特征和表达模式还不清楚。本研究首次对芋SBE基因进行了全面分析，鉴定了3个SBE基因（CeSBE1、CeSBE2和CeSBE3）。CeSBE1、CeSBE2和CeSBE3蛋白氨基酸数量分别为828、845和598，分子质量分别为92 956.71、95 625.13、69 169.16 Da，等电点分别为5.22、5.41和7.36。系统进化分析显示3个CeSBE蛋白分别在3个不同的亚群。基因结构分析显示，CeSBE1、CeSBE2和CeSBE3外显子数量分别为16、22、10;保守结构域分析表明，CeSBE1和CeSBE2均具有alpha-amylase_C和alpha-amylase结构域及7个motif，而CeSBE3具有alpha-amylase和CBM_48结构域及3个motif。CeSBE基因启动子区域顺式作用元件分析表明，共预测到55个顺式作用元件，其中29个具有功能注释，涉及光响应、激素响应、植物生长发育及环境压力等相关元件。在不同组织中，3个CeSBE基因均能在所有组织中表达，其中CeSBE2在球茎和叶片显著表达（P<0.05）;在球茎不同发育阶段中，CeSBE2在所有的发育阶段均有较高的表达量，呈现先升高后降低的表达趋势，在球茎发育120 d的表达量达到峰值。球茎不同发育阶段总淀粉和支链淀粉含量增加与CeSBE2表达量趋势一致，说明CeSBE2可能是芋支链淀粉生物合成的关键基因。本研究结果可为芋的产量、品质和营养性状的遗传改良提供基础。

来源：2023年第7期

《热带作物学报》期刊编辑部

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