2021年12月20日,中国农业科学院蔬菜花卉研究所甘蓝青花菜团队在Genes(2023最新IF=3.5)上发表了名为 Carotenoid Biosynthetic Genes in Cabbage: Genome-Wide Identification, Evolution, and Expression Analysis的研究论文,论文的第一作者是在读博士生曹文雪,通讯作者是季家磊博士。
在甘蓝基因组中共鉴定出62个CBGs,是拟南芥中47个CBGs的同源基因,在62个CBGs中,有46个基因被定位到甘蓝的9条染色体中。
这是甘蓝、白菜、拟南芥上CBGs基因的共线性分析。
46个甘蓝CBGs基因定位到9条染色体中
Ka/Ks值是非同义突变(Ka)与同义突变(Ks)的比值,最终在甘蓝、白菜和拟南芥中挑选了20对基因,发现它们的比值均小于1,说明在进化过程中这些基因呈现出负选择趋势。
利用已公开的数据库,探究这20个基因在不同组织部位(根、茎、叶、花、愈伤组织、种荚)中的表达趋势。除根外,BoPSY.1在甘蓝的所有部位都有表达,而BoPSY.2仅在花和愈伤组织中表达(图4)。BrPSY1在白菜的茎、叶、花和种荚中表达,而BrPSY2几乎只在花中表达。BoPDS3.1基因仅在白菜种荚中表达。
这些基因的差异表达分析揭示了甘蓝和白菜在进化过程中复制的同源基因之间的功能差异。
接下来的荧光定量结果也验证了上述推测。
在四种激素处理下(ETH、ABA、SA、MeJA),BoPSY.1, BoPDS.1, BoZDS, 和 BoLYC的差异各不相同。
20个物种中PSY基因的进化性分析表明PSY具有较高的保守性。
BoPSY.1, BoPSY.2和BoPSY.3的亚细胞定位结果表明这三个基因均定位在叶绿体中。