[目的]脂肪酸脱氢酶(fatty acid desaturase,FAD)是一类催化植物不饱和脂肪酸合成的关键酶,在植物生长发育及逆境胁迫响应中起重要作用.鉴定番茄SlFAD基因家族,为番茄SlFAD基因家族功能研究及遗传改良提供理论依据.[方法]采用生物信息学方法,对其基因家族成员进行鉴定,并对其理化性质、基因结构、系统发育树和表达模式等方面进行研究.[结果]在番茄基因组中共鉴定出 26 个SlFAD基因,可分为 4 个亚族;理化性质分析显示SlFAD蛋白的氨基酸个数在 119-912 个之间,分子量介于 13 288.27-102 522.25 Da,SlFAD蛋白在番茄中主要以碱性蛋白的性质存在,大部分SlFAD家族成员为稳定蛋白和亲水性蛋白;亚细胞定位预测SlFAD基因家族成员主要存在于内质网;基因特征分析显示同一亚族间的成员具有较为相似的基因结构和保守基序;启动子顺式作用元件分析显示数量最多的是光响应与激素响应相关的元件;染色体定位显示 26 个SlFAD家族成员共分布在 10 条染色体上,6 号和 12 号染色体上成员最多;二级结构预测显示 26 个SlFADs家族成员均以α-螺旋和β-转角为主;转录组数据及RT-qPCR分析表明SlFAD1、SlFAD4 和SlFAD18 基因在成熟花药中高度表达,SlFAD23 在根尖中高度表达,说明SlFAD1、SlFAD4 和SlFAD18可能参与花药发育,SlFAD23可能参与根尖发育;低温胁迫下,SlFAD6和SlFAD21表达量被抑制,说明SlFAD6 和SlFAD21 可能与低温响应有关系,SlFAD1 和SlFAD14 在低温胁迫初期显著上调,随后又被抑制,说明该基因在低温胁迫初期发挥重要作用.[结论]SlFAD基因家族在番茄根尖、叶片、花药的生长发育过程及低温胁迫中发挥重要作用.

植物Rboh基因家族编码产生活性氧(ROS)的NADPH氧化酶.了解半寄生植物檀香(Santalum album Linn.)基因Rboh相关信息和表达特性,可为研究檀香SaRbohA基因通过活性氧信号(ROS)调控吸器发育的响应提供理论依据.该研究以全长转录组测序为基础,通过序列拼接设计合成基因特异引物,从根中克隆获得了1个檀香respiratory burst oxidase homolog(Rboh基因cDNA全长,命名为SaRbohA.序列分析表明,该基因cDNA全长2 790 bp,编码929个氨基酸,分子量105.37 kD,理论等电点9.13,预测亚细胞定位于细胞膜.结构预测表明,SaRbohA具有6个跨膜结构域,在膜内侧的C端包含典型的NADPH结合结构域和FAD结合结构域,N端含有两个EF手性结构.序列比对分析表明,檀香SaRbohA与苹果MdRboh同源进化关系较近,相似度为63.65％.组织特异性表达分析表明,SaRbohA基因在茎中表达量最低,幼叶和茎尖中表达量较高,而在根中表达量最高.采用2,6-二甲氧基对苯醌(寄生植物吸器诱导因子)处理,可以强烈诱导檀香SaRbohA基因的响应并伴随大量活性氧信号.研究推测,SaRbohA基因的在ROS信号介导的檀香吸器发育过程中起重要作用,且受化学诱导因子调控表达.

a-亚麻酸是人体必需但不能自身合成的ω-3系列多不饱和脂肪酸,主要来源于植物油脂.由于大宗油料作物种子油脂中ALA含量普遍较低,所以探寻新的种质资源,了解a-亚麻酸形成及调控机理,对于油脂营养膳食健康及植物油脂改良具有重要意义.种子中富含a-亚麻酸的陆生植物资源有紫苏、亚麻、杜仲、油用牡丹、奇亚、藿香、香薷、猕猴桃、星油藤等.在植物中,ω-3FAD是催化LA转化生成ALA的关键酶,ω-3FAD由在质体中FAD3及在内质网中的FAD7及FAD8组成.目前通过基因组及转录组研究已极大的丰富了ω-3FAD基因家族的鉴定及研究.其中,FAD3基因是种子ALA合成的关键基因,其表达受多个转录因子的调控,bZIP、WRI1、LEC、ABI3、FUS3、ASIL1和PKL等转录因子通过相互作用调控FAD3基因表达,决定油料作物种子中a-亚麻酸的含量.本文综述了高含量a-亚麻酸油料植物资源分布,以及主要油料植物种子中油脂脂肪组成及ALA的含量,种子ALA生物合成基本途径及关键基因,植物ω-3脂肪酸脱饱和酶类型及功能以及ω-3FAD的关键调控因子,以期为高ALA植物新资源的利用,以及油料植物脂肪酸成分改良等相关研究提供理论依据.

为明确油桐(Vernicia fordii) bZIP转录因子家族的结构特征,筛选出与油桐油脂代谢相关的bZIP转录因子,基于油桐基因组和转录组数据,利用NCBI-CDD数据库、在线工具ExPASy、TBtools软件、MEGA X软件、SPSS软件等生物信息学工具鉴定并分析与油脂代谢相关的bZIP转录因子家族成员.共鉴定出油桐bZIP转录因子家族成员50个,分子质量11.58～82.60 kDa,等电点5.06～10.60;亚细胞定位预测显示,除了VfbZIP38定位在叶绿体上,其他49个蛋白都定位在细胞核中.根据bZIP结构域中碱性区和铰链区序列的保守性可将bZIP家族蛋白分成12个亚类,每个亚类的成员所具有的保守基序及基因结构模式基本相同.其中,Motif l广泛分布于50个成员中,9个没有内含子的bZIP基因都属于X亚类.VfbZIP基因在基因组11条染色体上均有分布,在9号染色体上分布最多,共有11个bZIP基因.在演化历程中该基因家族发生过染色体片段复制事件或多倍化事件.bZIP转录因子还可以通过蛋白间相互作用与该家族其他成员形成二聚体,甚至互作网络.大部分油桐bZI基因在根、茎、叶、花和种子等不同器官中均有表达,且VfbZIP7、VfbZIP25和VfbZIP44在种子器官中高水平表达.此外,鉴定出46个启动子区域含有bZIP转录因子结合顺式作用元件G-box的油脂基因,包括脂肪酸脱氢酶类基因FAD3-2和FADx-1.FAD2在5个种仁发育时期的表达量与VfbZIP7具有显著正相关性,与VfbZIP24、VfbZIP36负相关性显著;FADx-1与VfbZIP7正-相关性显著,与VfbZIP25、VfbZIP44正相关性极显著;FAD3-1和AD3-2都与VfbZIP12、VfbZIP24、VfbZIP36、VfbZIP41呈现显著或极显著的正相关性.在油桐bZIP家族中的50个成员中,VfbZIP7、VfbZIP25和VfbZIP44可能特异性地参与种子发育;VfbZIP7、VfbZIP12、VfbZIP24、VfbZIP25、VfbZIP36、VfbZIP41和VfbZIP44可能通过正向或负向调控油脂代谢途径的酶类基因表达来参与油脂代谢过程.其中VfbZIP7可能与VfbZIP24形成异源二聚体,VfbZIP12、VfbZIP41可能作为bZIP转录因子互作网络中心进行协同调控.