甘薯近缘二倍体野生种TPS家族全基因组鉴定及表达分析

为了解析六倍体甘薯的海藻糖-6-磷酸合成酶(Trehalose-6-phosphate synthase,TPS)基因家族的结构和功能,为甘薯的分子遗传改良提供候选基因,利用生物信息学方法对甘薯的2个近缘二倍体野生种三浅裂野牵牛(Ipomoea trifida)和三裂叶薯(Ipomoea triloba)进行TPS家族成员鉴定并构建系统进化树,后对其理化性质、结构域、染色体定位、组织表达模式及不同胁迫下的表达模式进行分析.结果显示,全基因组鉴定得到了10个ItfTPS和10个ItbTPS,二者高度同源,聚类结果一致,其中TPSⅠ包含2个基因,TPSⅡ包含8个基因,除Itf/ItbTPS3与水稻亲缘关系更近外,其余基因与拟南芥的亲缘关系更近;Itf/ItbTPS基因编码842～940个氨基酸,均为酸性蛋白,多位于细胞核和细胞质中.结构分析发现,TPSI中Itf/ItbTPS1、Itf/ItbTPS2的motif数分别为7个和8个,外显子数分别为17个和18个;TPSII类均含有10个motif,且外显子数量多为3个;此外,所有Itf/ItbTPS家族成员均含有PF00982和PF02358保守结构域,且染色体定位一致,说明TPS在进化过程中具有保守性.表达模式分析显示,Itf/ItbTPS8无差异表达而Itf/ItbTPS7、ItbTPS1均不表达,Itf/ItbTPS3在根中特异高表达且低温胁迫后表达量升高;低温胁迫后ItfTPS5和高温胁迫后ItbTPS5的表达量降低,可能通过调控海藻糖合成来抵御温度胁迫.