摘要
花生是世界上重要的油料作物和经济作物，种植面积达到2500万公顷，年产量约4600万吨。我国是世界上最大的花生生产国，总产居世界首位，在保障国家粮油安全和食用油供给中发挥着举足轻重的作用。筛分子闭塞（Sieveelementocclusion，SEO）基因是植物中广泛存在的基因家族，属于韧皮部结构蛋白的一种，是所有双子叶和许多单子叶被子植物中筛分元素的特征蛋白，与植物生长发育和逆境胁迫紧密相关。近年来，有关SEO基因的研究在大豆、苜蓿、烟草和拟南芥中相继报道，但是有关花生SEO基因的研究还未见报道。为了研究SEO基因在花生中的功能，本研究首次在四倍体栽培种花生基因组中系统地鉴定了SEO基因家族成员，开展了染色体定位、共线性分析、蛋白理化性质分析、亚细胞定位预测、进化关系分析、启动子结构预测、保守结构域分析和进化关系等分析。在此基础上克隆了花生AhSEO基因家族中的两个成员，并分析它们在花生中的表达模式和功能。主要研究结果如下： （1）通过不同胁迫处理野生型H2014及其突变体H1314，观察根系形态变化。结果表明，H2014和H1314的总根长和根粗对干旱胁迫和青枯菌处理的响应存在差异，与野生型相比，H1314相对于H2014的总根长变短和根粗的生长速度较慢。根系石蜡切片结果表明在接种青枯菌后的不同时期两个材料之间在维管束被菌液堵塞方面存在较明显差异，随着接种时间的延长，H1314的维管束被菌液堵塞的情况较H2014严重，说明H2014抗病性相对于较强。 （2）全基因组AhSEO家族鉴定及生物信息学分析。花生基因组中共有36个SEO家族成员，主要分布在花生的10条染色体上，其中9号和19号染色体上的基因成簇分布。AhSEO基因的外显子数目在2-9个不等，在基因结构上存在较大差异。大多数的花生SEO蛋白为酸性蛋白且稳定性较差。家族成员在进化树上分为10个分支，且AhSEO基因与红小豆、大豆和苜蓿的SEO蛋白亲缘关系较近。大部分AhSEO基因在22个花生组织中表达量较低。AhSEO2基因在种子、根瘤、花被、雄蕊和雌蕊中表达量较高，在其它部位表达量较低；AhSEO28基因除了在根瘤和花被中表达量较低，在其它部位表达量均较高；AhSEO14和AhSEO6基因除在根瘤、花被和种子中表达量较低，在其它部位表达量均较高，其中AhSEO15和AhSEO33基因在根和根瘤中高表达。AhSEO基因的启动子中含有多个激素响应元件，以及多种非生物胁迫响应元件，这表明该基因家族成员可能参与花生激素信号通路和逆境胁迫响应。 （3）通过H2014和H1314两个材料重测序数据分析，显示AhSEO15在突变体H1314中存在SNP突变，在第3个外显子456bp处发生了G＞A转换，导致翻译提前终止；进一步对H1314和H2014PCR产物Sanger测序，证实了该突变确实存在。H1314该基因突变后其氨基酸的三维结构明显减少，只剩SEO_N结构。AhSEO15基因的同源基因AhSEO33在H2014和H1314中都没有发生基因结构的变化。亚细胞定位分析表明，AhSEO15和AhSEO33基因定位于细胞的内质网上。 （4）时空表达模式分析表明，AhSEO15和AhSEO33基因特异的在根和根瘤中表达，具有组织表达特异性。AhSEO15基因在H1314的根中表达量下调，而AhSEO33基因在H1314的根中表达量上调，表明AhSEO15基因是在根和根瘤中发挥重要功能的基因。激素应答表达分析结果表明，AhSEO15和AhSEO33基因的表达受GA和ABA的调节，突变后AhSEO15基因对ABA积极响应，对GA几乎不响应，这表明它们可能参与到花生的ABA、GA信号调控网络。且渗透胁迫和青枯菌处理均可诱导AhSEO15和AhSEO33基因的上调表达。突变增强了AhSEO15基因对两种胁迫处理响应的积极性，说明AhSEO15基因在响应干旱胁迫和青枯菌处理的过程中发挥着重要功能。 （5）分别构建了AhSEO15和AhSEO33基因的植物表达载体并转化拟南芥。与对照相比，在高渗透胁迫处理条件下，过表达AhSEO15或AhSEO33基因的拟南芥种子萌发率均增高，且幼苗根系的长势更好，但转AhSEO15_H1314基因的种子萌发率和根长显著低于AhSEO15_H2014，说明AhSEO15基因突变后丧失了部分抗逆功能，AhSEO15、AhSEO33基因在拟南芥中的过表达可增强植物的抗渗透能力，推测这两个基因在抗逆胁迫中发挥着重要的功能。
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