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植物学研究|森林草莓柠檬酸合酶基因的表达分析

汉斯出版社

2022-09-13

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导读：

我们解析了森林草莓的1个线粒体柠檬酸合酶基因(Fvmcs)和1个乙醛酸循环体柠檬酸合酶基因(Fvgcs)。它们具有柠檬酸合酶基因特有的结构和功能域，并且与其它植物的柠檬酸合酶有很高的序列相似性。在各种组织以及不同发育阶段的果实中，2个柠檬酸合酶基因都是组成型的表达。本研究为提高草莓果实品质和植物抗逆性提供科学依据。

基本信息：

森林草莓柠檬酸合酶基因的表达分析

Expression Analysis of Citrate Synthase Genes in Woodland Strawberry

作者：

缪军, 马秀明, 张庶, 颜冬, 石少川, 孙凯宁, 王俊峰*：山东省农业科学院蔬菜研究所/山东省设施蔬菜生物学重点实验室/国家蔬菜改良中心山东分中心，山东济南

关键词:

森林草莓；柠檬酸合酶基因；有机酸；基因表达分析；Woodland Strawberry；Citrate Synthase Genes；Organic acids；Gene Expression Analysis

项目基金：

山东省农业科学院农业科技创新工程项目(CXGC2021A28、CXGC2022E08)资助。

原文链接：

https://www.hanspub.org/journal/PaperInformation.aspx?paperID=55514

内容简介：

在汉斯出版社《植物学研究》这本期刊中，有论文从森林草莓的柠檬酸合酶基因入手，解析其成员数量、基因结构特点，揭示其在不同组织和果实不同发育时期的表达情况，为草莓品质改良奠定基础。

森林草莓(Fragaria vesca)属于蔷薇科草莓属的重要二倍体野生资源，其基因组测序已经完成，其相对于广泛栽培的八倍体凤梨草莓(Fragaria ananassa)而言具有遗传背景简单，生育周期短、基因组较小和遗传转化相对容易等优点，因而成为蔷薇科果树用于基因功能验证和基因组研究的模式植物。

从森林草莓基因数据库找寻到2个柠檬酸合酶基因，它们具有植物柠檬酸合酶基因的特征和结构域，并分别与其他植物来源的线粒体柠檬酸合酶和乙醛酸循环体的柠檬酸合酶具有很高的序列相似性，参与重要的生理代谢途径：mCS是线粒体中TCA循环起始的关键酶，参与细胞内主要的能量代谢；gCS是植物乙醛酸循环体中的重要酶，通过乙醛酸循环途径参与脂肪的代谢。

在果实的成熟过程中，有机酸的积累与柠檬酸合酶以及后续的系列关键酶的表达有关。王滕旭等从甜橙中克隆了1个线粒体柠檬酸合酶基因，在果肉和果皮中的表达变化较小，基本呈稳定的组成型表达，这与我们发现的柠檬酸合酶基因的表达模式类似。Iannetta等制备艾尔桑塔草莓果实盐提取物，经双向凝胶电泳和蛋白N端测序鉴定了7个蛋白，其中1个是线粒体柠檬酸合酶；设计简并引物扩增了其cDNA序列(Famcs)。Southern杂交显示其是单一核基因编码；Northern杂交显示其在花和小绿果中高表达；Western杂交显示其蛋白在果实发育后期含量较高；可见其RNA水平和蛋白水平结果不一致。可见，果实有机酸含量是数量性状，遗传较为复杂。

有机酸是果实品质的一个重要部分，与糖一起形成果实的风味，导致果实酸甜可口。果实酸含量的变化受多种因素的协同影响，有遗传的也有环境的，如光照和肥水控制等。基因表达与果实酸含量变化趋势不一致的原因，可能与这些基因转录后或者翻译后的调节有关，也可能与有机酸代谢相关酶基因呈现明显的空间表达有关。还需揭示果实有机酸的跨膜运输以及果实有机酸代谢的调控网络等。

柠檬酸合酶参与多种生理过程，如种子萌发和抗逆等。另外，迟光红等克隆了香蕉乙醛酸循环体的柠檬酸合酶MagCS，从其在采后成熟前期的表达差异，推测其可能还参与香蕉采后成熟的生理过程。柠檬酸等有机酸可与Al3+络合形成稳定的复合物，这些复合物对植物的毒性较低或者无毒，所以提高柠檬酸合酶的表达能提高植物对铝毒害的抗性。还有研究表明植物可以通过分泌柠檬酸活化土壤中难溶性磷来提高土壤磷的可利用性。本研究为提高草莓果实品质和植物抗逆性，提供科学依据。

1.章娟娟, 陈小艺, 方君, 杨之帆. 烟草1-脱氧木酮糖-5-磷酸合成酶(DXS)基因全长cDNA的克隆及表达分析[J]. 植物学研究, 2018, 7(4): 367-374.

https://doi.org/10.12677/BR.2018.74045

2.阳江华, 龙翔宇, 秦云霞. 橡胶树丙酮酸脱氢酶激酶基因的克隆与表达分析[J]. 植物学研究, 2018, 7(5): 528-535.

https://doi.org/10.12677/BR.2018.75064

3.刘佩卓, 谷超. 不同品种桃果实中内切多聚半乳糖醛酸酶EndoPG基因的表达分析[J]. 植物学研究, 2018, 7(4): 463-470.

https://doi.org/10.12677/BR.2018.74056

4.张士成, 黄娟. 柠檬酸转运载体在蟑螂保幼激素合成中的研究进展[J]. 生物过程, 2017, 7(1): 1-7.

https://doi.org/10.12677/BP.2017.71001

5.徐雪松. 基于随机森林的保险费用影响因素分析[J]. 运筹与模糊学, 2021, 11(4): 400-406.

https://doi.org/10.12677/ORF.2021.114044

所属期刊

-Botanical Research-

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