摘要
过氧化氢酶(catalase,CAT)是一种清除需氧生物体中羟基自由基的酶,能减轻氧化伤害.为探究大豆CAT家族基因特性及其在逆境响应中的作用,以拟南芥和水稻CATs基因序列为参考序列,利用大豆基因组数据库进行全基因组鉴定,采用生物信息学方法对其蛋白特性、进化关系、亚细胞定位、组织特异性表达情况、共表达基因以及互作蛋白进行预测分析,并采用荧光定量PCR方法对盐、干旱及缺氧胁迫下不同时间和部位的基因表达模式进行分析.结果显示:在大豆基因组中共鉴定到4个CAT家族同源基因GmCAT1/2、GmCAT3、GmCAT4和GmCAT5.大豆CATs均为亲水性非跨膜蛋白,其氨基酸编码序列均为492 aa,分子量为56 736～56 911 Da,均定位于过氧化物酶体中;GmCATs与拟南芥亲缘关系较近,与水稻亲缘关系较远;GmCATs蛋白以a-螺旋和无规则卷曲为主要结构.基因表达模式预测表明,大豆CAT家族成员在叶和开放的花中的表达量较高;互作蛋白预测表明,GmCATs蛋白与谷胱甘肽氧化酶、酰基辅酶A氧化酶蛋白相互作用;基因共表达预测表明,GmCATs基因与植物能量代谢、氧化还原酶及氧化酶等多个途径的相关基因共表达.荧光定量PCR分析表明,在盐、干旱及缺氧胁迫后GmCATs基因表达量升高,且盐和干旱胁迫下根中的响应较叶片更显著.结果表明GmCATs可能参与大豆对这些逆境胁迫的应答反应,可作为大豆非生物胁响应的重要候选基因.
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