葡萄CHS基因家族鉴定与表达分析

[目的]明确葡萄查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因家族响应外源激素和非生物胁迫的表达模式.[方法]利用生物信息学方法对葡萄CHS基因家族成员进行理化性质、系统进化、共线性、顺式作用元件等分析.采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)检测VvCHS基因在外源激素和非生物胁迫下的表达情况,将筛选出的VvCHS3基因构建植物表达载体并进行烟草瞬时转化以确定其表达位置.[结果]在葡萄基因组中共鉴定出7个VvCHS基因成员,分布于5条不同的染色体上,蛋白质二级结构以α-螺旋和不规则卷曲为主.系统进化和基因对选择压表明,CHS基因家族基因可分为三大亚族,葡萄CHS基因家族与其他物种之间主要进行纯化选择.共线性分析表明,VvCHS3与VvCHS4、VvCHS3与VvCHS5、VvCHS4与VvCHS5之间存在共线性关系.顺式作用元件预测结果表明,大部分VvCHS基因成员可能同时对多种逆境胁迫有响应.qRT-PCR分析发现,VvCHS基因具有明显的组织特异性,在根中表达水平最高,茎中表达水平最低.在5 mmol·L-1水杨酸(salicylic acid,SA)处理下,VvCHS3基因在茎中的表达水平显著高于对照,为对照的44.3倍,在0.1 mmol·L-1茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)处理下,VvCHS3基因在叶中显著上调表达,为对照的36.1倍.在400 mmol·L-1 NaCl处理下,VvCHS5基因在根中相对表达量高于对照,为对照的30.6倍.在4℃和10％聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)处理下,VvCHS4基因在根中显著上调表达.成功克隆得到VvCHS3基因,经农杆菌介导瞬时转化烟草下表皮细胞,荧光倒置显微镜检测表明VvCHS3基因定位于细胞核和细胞膜,与预测结果相符.[结论]葡萄CHS基因家族参与SA和MeJA等外源激素的调控,同时响应低温、干旱和高盐胁迫.