甘蔗关键基因ScDUF 4228应对干旱胁迫调控研究获进展
甘蔗关键基因ScDUF4228应对干旱胁迫调控研究获进展
在国家自然科学基金等项目资助下，广东省科学院南繁种业研究所研究员王勤南、副研究员孙生仁团队在甘蔗关键基因 ScDUF4228 应对干旱胁迫调控研究方面取得新进展。相关成果近日在线发表于《植物》（ Plants ）。
未知功能结构域（DUF）蛋白广泛存在于植物体内，在响应生物与非生物胁迫过程中发挥重要作用。DUF4228蛋白是DUF超家族成员，该家族成员参与渗透胁迫、低温胁迫、干旱及盐胁迫等应答，在植物免疫中具有重要功能。甘蔗是我国重要的经济作物和能源作物，多种植于雨养型干旱、半干旱坡地。由于耕层浅、水资源不足，加之灌溉条件差、降水分布不均，干旱胁迫效应加剧，使干旱成为制约甘蔗产量的主要因素。
DUF4228 家族基因在拟南芥、大豆、马铃薯等植物应对干旱、盐等胁迫过程中表达发生显著变化，可能在非生物胁迫中协同或单独参与相关应答过程。然而，该家族基因在甘蔗中的功能尚未见报道。研究团队以甘蔗品种 XTT22 基因组序列为对象，首次从中鉴定出126个 ScDUF4228 基因，并对其理化特性、系统发育关系、保守基序及染色体分布等进行了全面的生物信息学分析。组织表达模式、发育阶段及昼夜节律表达分析结果显示，126个 ScDUF4228 家族成员的时空表达模式不尽相同，提示它们可能单独或协同作用于甘蔗的不同发育时期。
值得关注的是，干旱处理后的转录组数据及qRT?PCR分析表明， ScDUF4228?23 在干旱胁迫下表达量上升最为显著，该基因可能是甘蔗应答干旱胁迫的关键基因。此外，在甘露醇胁迫条件下，携带 ScDUF4228?7 、 ScDUF4228?18 和 ScDUF4228?23 基因的质粒所转化的酵母细胞，其生长状态与对照组相比存在显著差异，提示上述三个基因可能赋予酵母更强的甘露醇胁迫耐受性。
上述结果表明， DUF4228 家族基因在甘蔗中经历了显著扩增，可能在干旱胁迫应答中发挥关键调控作用。该研究为进一步探索 ScDUF4228 家族成员的功能提供了必要的分子基础。
相关论文信息：https://doi.org/10.3390/plants15111641