蒺藜苜蓿GPAT 基因家族的全基因组鉴定、序列变异和表达分析
2021-11-22杨成兰段瑞君武雄雄祁存英马银花熊辉岩
杨成兰,段瑞君,武雄雄,祁存英,马银花,熊辉岩
(1. 青海大学生态环境工程学院,青海 西宁 810016;2. 青海大学农牧学院,青海 西宁 810016)
甘油脂类是细胞膜、种子贮藏油和表皮角质层蜡质的主要成分,在与植物生长发育相关的基本细胞代谢和抗逆性中发挥重要作用[1]。甘油-3-磷酸酰基转移酶(glycerol-3-phosphate acyltransferase, GPAT)是甘油脂类代谢中催化酰基从酰基辅酶A (acyl coenzyme A, acyl-CoA)或酰基载体蛋白 (acyl-carrierprotein, acyl-ACP)转移到甘油-3-磷酸(glycerin-3-phosphate, G3P)的sn-1 或sn-2 位 生 成 溶 血 磷 脂酸(lysophosphatidic acid, LPA)的重要酶类[2]。陆生植物GPAT 亦可利用ω-氧化脂酰基-CoA 或超长链脂酰基-CoA 作为酰基供体催化G3P 的sn-2 脂酰基化反应而形成sn-2 溶血磷脂酸(LPA) 或sn-2 单脂酰甘油(monoacylglycerol, MAG),为角质层角质和软木脂聚酯合成提供单体构件[3]。由于角质层和软木脂与植物抗逆性直接相关,因此GPAT 在植物抗逆方面十分重要。
GPATs 在许多植物中均有表达,在质体、内质网和线粒体3 种不同的亚细胞中均能观察到GPATs的活性。质体GPAT 是可溶的,以酰基ACP 为底物,而位于内质网和线粒体上的GPAT 是膜结合的,以acyl-CoA 和acyl-ACP 为天然的酰基供体,主要参与角质、软木脂和贮藏脂质的合成[4-5]。在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中,GPAT基因家族的成员因其在受精、种子发育、胁迫耐受和角质或亚角质生成中的作用而被广泛研究[6-8]。除此之外,GPATs也在各种作物中进行了研究,包括向日葵(Helianthus annuus)[9]、水稻(Oryza sativa)[10]、番茄(Lycopersicon esculentum)[11]、玉米(Zea mays)[12]以及甘蓝型油菜(Brassica napus)[2]。
盐碱胁迫作为植物非生物胁迫的重要限制因子,导致土地盐渍化,严重限制了植物的正常生长[13],从而影响了农牧业的可持续发展。目前,土地盐碱化已经成为一个世界性的环境问题,我国盐碱地主要分布在东北、华北、西北及沿海地区,盐碱地总面积约1 亿hm2[13]。……
