棉花查尔酮异构酶基因家族的鉴定及表达分析

来源：华中农业大学学报杂志2023年第5期北京时间：

作者：杨丹，鲍军秀，陈沛，王斐，汤寿伍，刘海峰，李鸿彬

单位：1.石河子大学生命科学学院，石河子 832003;2.绿洲城镇与山盆系统生态兵团重点实验室/新疆植物药资源;利用教育部重点实验室，石河子 832000;3.中国彩棉(集团)股份有限公司，乌鲁木齐 830001

摘要：为研究陆地棉查尔酮异构酶CHI（chalcone isomerase）在彩色棉纤维发育及响应胁迫中的作用，对陆地棉基因组中GhCHI基因家族进行鉴定，开展蛋白理化性质、结构域、启动子顺式作用元件、蛋白质高级结构、系统进化分析，利用转录组数据和实时荧光定量PCR分析其表达特征。结果显示，从陆地棉基因组中鉴定获得12个GhCHI基因家族成员，可分为2个亚家族，具有典型的查尔酮超家族结构域，编码201~452个氨基酸，主要为亲水性蛋白，二级结构主要以α-螺旋和无规则卷曲为主。GhCHI基因启动子顺式作用元件类型主要包含光反应元件、激素响应元件及参与类黄酮生物合成调控的元件等。表达分析结果显示GhCHI1、GhCHI2、GhCHI3、GhCHI4与纤维发育密切相关，尤其在彩色棉纤维发育后期的色素沉积着色时期表达水平较高；这4个基因在叶、花托、雌蕊中也具有较高的表达水平；GhCHI1、GhCHI2、GhCHI3在热胁迫、盐胁迫和干旱胁迫下均受到显著的诱导表达。GhCHI1―GhCHI4蛋白互作分析结果显示，它们可能和参与类黄酮合成的2-氧代戊二酸3-双加氧酶和类黄酮3'-单加氧酶等蛋白质存在相互作用。结果表明，GhCHI1、GhCHI2、GhCHI3和GhCHI4基因在彩色棉的纤维发育和胁迫应答中发挥重要作用。

关键词：天然彩色棉;查尔酮异构酶;基因家族;纤维发育;色素沉积

基金资助：新疆维吾尔自治区创新环境建设专项（2020D14035）；新疆生产建设兵团科技攻关与成果转化项目（2016AC017）