植物诱变育种·农业生物技术
王新宇, 王伟, 郭子浩, 史小霞, 郝昱宁, 韦小龙, 吕晋慧, 张春来
提高谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性是培育富硒小麦(Triticum aestivum L.)的潜在途径。为了鉴定小麦GPX基因家族成员,明确成员在不同组织及不同硒(Se)处理下的表达水平,本研究利用生物信息学与分子生物学方法鉴定和分析小麦GPX基因家族成员、特性及功能,并研究了TaGPX基因的结构、理化性质和功能表达。在普通小麦中检出14个GPX基因,不均匀分布在2、4、6、7号染色体A、B、D同源群上;比对结果显示,TaGPX基因的亚细胞定位大部分位于叶绿体和线粒体上,外显子数为5~6个,基序数目较为相似。启动子区顺式作用元件预测结果显示,TaGPX基因家族中多个基因富含响应非生物胁迫的功能元件。通过构建GPX进化树,发现小麦与节节麦的GPX基因亲缘关系最近,基因分化相似性较高。转录组数据显示TaGPX基因家族的多数基因在小麦叶片中表达量高,旗叶期和蜡熟期时表达量最高,推测此基因家族参与叶绿体内活性氧(ROS)清除相关的生理过程。TaGPX基因在叶片中的表达量明显高于种子部位,结合小麦DNA变异分析和转录组数据推测TaGPX的单核苷酸多态性(SNP)位点变异是提高小麦自身系统ROS处理能力的原因之一。对小麦不同组织的GPX基因表达量测定及硒盐处理下GPX表达进行差异分析,结果表明:TaGPX3.2A在小麦不同组织中相对表达量最高,推测在硒处理下硫会与硒竞争吸收位点,抑制硒的吸收,去硫施硒能提高TaGPX基因的表达水平。本研究为利用TaGPX基因提高小麦硒富集水平奠定了基础。