中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (13): 2663-2681.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.13.013
吴新亮(), 吴慧玲, 张绥林, 曹漫, 冯欣, 周冰洁, 侯智霞(
)
收稿日期:
2025-02-24
接受日期:
2025-04-25
出版日期:
2025-07-01
发布日期:
2025-07-05
通信作者:
联系方式:
吴新亮,E-mail:wxl622@bjfu.edu.cn。
基金资助:
WU XinLiang(), WU HuiLing, ZHANG SuiLin, CAO Man, FENG Xin, ZHOU BingJie, HOU ZhiXia(
)
Received:
2025-02-24
Accepted:
2025-04-25
Published:
2025-07-01
Online:
2025-07-05
摘要:
【目的】 海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS)是海藻糖(trehalose)合成途径上的关键酶,参与调控萌芽、植株生长、开花和抗逆性等多种生理功能。鉴定蓝莓海藻糖合成途径上编码TPS、TPP的基因,运用分子生物学手段解析VcTPS24调控成花的分子机制,为揭示蓝莓花诱导的糖信号转导途径奠定基础。【方法】 运用生物信息学方法分析蓝莓(Vaccinium corymbosum L.)海藻糖代谢途径中VcTPS/VcTPP的氨基酸长度、基因结构、保守基序、启动子序列及亚细胞定位。通过qRT-PCR分析VcTPS classⅠ类基因在蓝莓花芽分化过程中的表达特性。通过外源施用赤霉素、生长素和4 ℃低温等处理,分析VcTPS24在蓝莓中对激素和低温胁迫的表达响应。通过双萤光素酶试验分析VcSOC1和VcSVP对VcTPS24启动子的调控作用。在烟草中过表达VcTPS24,验证其调控生长和成花的功能。【结果】 从蓝莓中共鉴定出28个VcTPS和19个VcTPP家族成员,均可分为2个亚家族,VcTPS蛋白的氨基酸数量为465—1 382 aa,平均等电点(pI)为6.02。大多数成员具有3个外显子结构;VcTPP家族蛋白的氨基酸数量为241—434 aa,平均等电点为7.48。大多数成员具有11个外显子结构。VcTPS/VcTPP家族成员启动子序列均包括G-Box、P-Box、LTR和circadian等元件,参与光照、激素、胁迫响应及调控植株生长。VcTPS/VcTPP家族成员多定位在叶绿体和液泡中。在蓝莓花诱导过程中,VcTPS classⅠ类基因的表达水平显著上升,其中,VcTPS24在花芽分化全过程中的表达水平均显著高于未分化组。外源IAA、GA3、SA、MeJA和低温胁迫可显著诱导蓝莓苗VcTPS24表达量上调。双萤光素酶试验表明,VcTPS24的启动子活性可被VcSOC1显著提高,而被VcSVP显著抑制。亚细胞定位表明,VcTPS24定位于细胞核和细胞质。在无外源蔗糖环境下,过表达VcTPS24的烟草种子萌发和胚根伸长得到促进,但其幼苗生长会受过量蔗糖阻碍。短日照条件可显著诱导VcTPS24表达,在长、短日照条件下,过表达VcTPS24烟草NtLFY、NtFUL和NtSOC1的相对表达量均有不同程度的增加,其花序的形成时间均显著早于野生型,表明VcTPS24参与成花诱导调控。【结论】 共鉴定出28个蓝莓VcTPS和19个VcTPP家族成员,VcTPS classⅠ基因在蓝莓花诱导期间发挥重要作用。VcTPS24的表达受外源激素影响,且过表达VcTPS24能促进烟草开花,可能与促进成花基因的表达有关。
吴新亮, 吴慧玲, 张绥林, 曹漫, 冯欣, 周冰洁, 侯智霞. 蓝莓VcTPS/VcTPP基因家族鉴定及VcTPS24对花诱导的功能分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(13): 2663-2681.
WU XinLiang, WU HuiLing, ZHANG SuiLin, CAO Man, FENG Xin, ZHOU BingJie, HOU ZhiXia. Identification of the VcTPS/VcTPP Gene Family in Blueberries and Functional Analysis of VcTPS24 in Floral Induction[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(13): 2663-2681.
表1
蓝莓VcTPS/VcTPP家族成员的基本信息"
蛋白质 Protein | 基因组名称 Gene ID | 分子量 Molecular weight (kDa) | 理论等电点 Theoretical isoelectric point (pI) | 氨基酸数量 No. of amino acid (aa) | 脂肪族指数 Aliphatic index (AI) | 总平均亲水性 Grand average of hydropathicity (GRAVY) | 亚细胞定位预测 Prediction of subcellular localization |
---|---|---|---|---|---|---|---|
VcTPS1 | VaccDscaff1-augustus-396.21 | 109711.99 | 6.79 | 973 | 87.65 | -0.269 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPS2 | VaccDscaff2-augustus-264.26 | 101361.67 | 6.11 | 896 | 93.28 | -0.140 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPS3 | VaccDscaff3-augustus-173.14 | 101383.72 | 6.08 | 896 | 93.72 | -0.132 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPS4 | VaccDscaff4-augustus-204.23 | 96344.97 | 5.96 | 857 | 84.47 | -0.228 | 液泡Vacuole |
VcTPS5 | VaccDscaff4-augustus-305.15 | 96296.98 | 5.78 | 852 | 87.85 | -0.238 | 细胞质Cytoplasm |
VcTPS6 | VaccDscaff5-snap-373.29 | 103449.36 | 6.66 | 921 | 84.14 | -0.346 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPS7 | VaccDscaff6-snap-157.32 | 104767.98 | 6.07 | 922 | 84.89 | -0.281 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPS8 | VaccDscaff6-augustus-415.25 | 97533.97 | 5.90 | 865 | 90.75 | -0.164 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPS9 | VaccDscaff8-snap-53.38 | 102274.98 | 6.57 | 911 | 84.63 | -0.333 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPS10 | VaccDscaff9-augustus-192.33 | 51250.97 | 5.47 | 465 | 76.49 | -0.247 | 液泡Vacuole |
VcTPS11 | VaccDscaff9-augustus-279.19 | 96393.19 | 5.90 | 852 | 87.73 | -0.232 | 细胞质Cytoplasm |
VcTPS12 | VaccDscaff10-processed-46.5 | 98352.52 | 6.59 | 875 | 82.77 | -0.370 | 细胞质Cytoplasm |
VcTPS13 | VaccDscaff14-snap-228.37 | 97032.44 | 6.18 | 857 | 91.52 | -0.187 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPS14 | VaccDscaff20-augustus-148.22 | 96872.05 | 5.50 | 856 | 90.93 | -0.217 | 细胞质Cytoplasm |
VcTPS15 | VaccDscaff22-processed-180.0 | 155153.79 | 6.04 | 1382 | 85.17 | -0.385 | 液泡Vacuole |
VcTPS16 | VaccDscaff25-snap-274.23 | 97028.45 | 6.18 | 857 | 91.4 | -0.190 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPS17 | VaccDscaff28-augustus-174.15 | 96922.17 | 5.50 | 856 | 90.48 | -0.215 | 细胞质Cytoplasm |
VcTPS18 | VaccDscaff35-augustus-209.24 | 96292.13 | 5.85 | 852 | 87.85 | -0.222 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPS19 | VaccDscaff36-processed-141.5 | 96279.97 | 5.85 | 852 | 87.73 | -0.230 | 细胞质Cytoplasm |
VcTPS20 | VaccDscaff37-snap-73.33 | 104704.9 | 6.07 | 992 | 85.31 | -0.276 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPS21 | VaccDscaff37-augustus-296.26 | 97625.08 | 5.96 | 865 | 90.18 | -0.172 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPS22 | VaccDscaff38-augustus-13.19 | 97520.93 | 5.95 | 865 | 90.42 | -0.174 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPS23 | VaccDscaff38-augustus-206.34 | 100031.5 | 5.78 | 883 | 85.78 | -0.229 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPS24 | VaccDscaff38-augustus-295.59 | 106154.43 | 6.77 | 946 | 84.41 | -0.346 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPS25 | VaccDscaff39-augustus-6.34 | 97603.07 | 5.93 | 865 | 90.64 | -0.169 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPS26 | VaccDscaff39-augustus-233.28 | 100186.69 | 5.78 | 883 | 85.66 | -0.225 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPS27 | VaccDscaff44-augustus-176.31 | 96872.05 | 5.50 | 856 | 90.93 | -0.217 | 细胞质Cytoplasm |
VcTPS28 | VaccDscaff46-augustus-60.18 | 97060.12 | 5.93 | 863 | 91.32 | -0.169 | 液泡Vacuole |
VcTPP1 | VaccDscaff13-augustus-12.21 | 42711.95 | 8.84 | 386 | 84.40 | -0.257 | 液泡Vacuole |
VcTPP2 | VaccDscaff19-snap-26.29 | 48525.61 | 6.21 | 434 | 85.32 | -0.257 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPP3 | VaccDscaff20-snap-26.33 | 42818.92 | 6.61 | 383 | 81.67 | -0.327 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPP4 | VaccDscaff21-augustus-85.22 | 43152.42 | 8.81 | 384 | 79.95 | -0.351 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPP5 | VaccDscaff22-augustus-142.24 | 44825.27 | 6.73 | 396 | 88.13 | -0.395 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPP6 | VaccDscaff23-augustus-237.19 | 42680.54 | 9.08 | 387 | 72.82 | -0.445 | 液泡Vacuole |
VcTPP7 | VaccDscaff26-augustus-82.30 | 42608.65 | 5.69 | 380 | 82.32 | -0.292 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPP8 | VaccDscaff26-augustus-83.16 | 43024.25 | 8.50 | 382 | 80.86 | -0.334 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPP9 | VaccDscaff28-snap-330.33 | 42814.92 | 6.84 | 383 | 82.19 | -0.329 | 液泡Vacuole |
VcTPP10 | VaccDscaff29-augustus-42.42 | 39118.42 | 7.12 | 346 | 77.51 | -0.496 | 液泡Vacuole |
VcTPP11 | VaccDscaff29-augustus-84.21 | 44352.86 | 8.88 | 394 | 81.88 | -0.338 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPP12 | VaccDscaff33-augustus-254.24 | 43199.47 | 8.90 | 384 | 79.69 | -0.364 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPP13 | VaccDscaff35-snap-140.24 | 26586.25 | 4.61 | 241 | 80.08 | -0.033 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPP14 | VaccDscaff37-augustus-226.21 | 42763.88 | 8.64 | 387 | 81.37 | -0.281 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPP15 | VaccDscaff38-snap-84.29 | 42550.6 | 8.65 | 385 | 80.78 | -0.285 | 液泡Vacuole |
VcTPP16 | VaccDscaff39-snap-90.9 | 42535.59 | 8.64 | 385 | 80.78 | -0.291 | 叶绿体Chloroplast |
VcTPP17 | VaccDscaff43-augustus-226.19 | 44804.23 | 6.53 | 396 | 87.88 | -0.394 | 液泡Vacuole |
VcTPP18 | VaccDscaff46-augustus-22.31 | 44840.24 | 6.29 | 396 | 88.13 | -0.394 | 液泡Vacuole |
VcTPP19 | VaccDscaff48-snap-89.34 | 42832.87 | 6.61 | 383 | 81.93 | -0.337 | 叶绿体Chloroplast |
表2
各处理烟草的生长指标"
处理 Treatment | 叶长 Length of leaf (cm) | 叶宽 Width of leaf (cm) | 株高 Plant height (cm) | 节间长 Internode length (cm) |
---|---|---|---|---|
OE-长日照 LD | 16.0±1.5 | 10.5±1.0 | 28.6±2.5 | 2.4±0.3 |
OE-短日照 SD | 19.5±1.0 | 10.0±1.0 | 16.5±1.0 | 2.0±0.1 |
YS-长日照 LD | 20.0±1.5 | 11.5±1.5 | 17.3±2.0 | 1.8±0.1 |
YS-短日照 SD | 15.5±1.5 | 11.0±1.0 | 9.5±1.5 | 1.5±0.5 |
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