梨ACS基因家族鉴定及其在果实成熟中的表达分析

【作者】 张靖国； 胡红菊； 罗正荣；

【机构】 华中农业大学园艺植物生物学教育部重点实验室； 湖北省农业科学院果树茶叶研究所；

【摘要】 ACS(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid synthase)是乙烯生物合成途径中的关键限速酶,它催化S-腺苷蛋氨酸形成ACC,对乙烯生物合成具有重要的调控作用。而乙烯是控制果实成熟、软化和衰老的重要激素,依据果实成熟衰老过程乙烯释放变化的不同,果实可分为呼吸跃变型和非呼吸跃变型两类。有研究表明,两种呼吸跃变类型在砂梨中同时存在,4CS调控不同呼吸跃变类型梨乙烯生成的作用机理尚不清楚。通过生物信息学方法鉴定白梨(Pyrus bretschneideri Rehd.)基因组中ACS基因家族,并对不同呼吸跃变类型砂梨品种‘二宫白’、‘黄金’及白梨‘酥梨’、西洋梨‘Santa Maria’的果实成熟阶段的表达进行qRT-PCR检测。结果如下:(1)白梨ACS基因家族包含11个家族成员,序列比对和系统进化分析确认其含有ACS完整的保守结构域(Box1~Box7)。根据其3′端的氨基酸序列分为3类:Ⅰ-ACS,4个;Ⅱ-ACS,3个:Ⅲ-ACS,4个。氨基酸序列大小介于446~538,分子量介于50.1~58.9 kD,等电点介于5.65~8.85。(2)基因表达分析显示,在果实成熟采收后,表达量随着呼吸跃变型梨‘二宫白’、‘SantaMaria’果实乙烯释放量剧增而剧增,但在乙烯释放量极低的非呼吸跃变品种‘黄金’和‘砀山酥梨’中表达量极低的ACS基因为Pbr029891.1、Pbr032688.1、Pbr015575.1、Pbr001095.1,其中Pbr029891.1、Pbr015575.1与前人报道的pPPACS1和pPPACS1为同源基因,而Pbr032688.1、Pbr001095.1为本研究首次发现。此外,Pbr019796.1在‘二宫白’成熟采收时高表达,但随着其乙烯释放量增加其表达量却迅速降低,其调控呼吸跃变型砂梨品种的果实成熟乙烯生成机理尚待进一步研究。更多还原