[目的]鉴定分析核桃(Juglans regia L.)分支酸变位酶(chorismate mutase,CM)家族基因,为解析莽草酸途径(shikimic acid pathway)代谢调控的分子机制提供参考.[方法]基于核桃全基因组数据,通过HMM搜索对CM家族成员进行筛选鉴定,并利用实时荧光定量PCR分析其在核桃不同组织中的表达模式.[结果]核桃基因组内共鉴定到7个CM家族基因,分布于6条染色体上,JrCM6与JrCM7位于同一条染色体,其余基因分别位于不同的染色体上.各基因均含有5～6个外显子,结构保守.预测表明,核桃CM均为亲水性蛋白且定位于叶绿体上,其中JrCM5含有信号肽.除JrCM4外,其余成员均无跨膜结构.蛋白质三维结构预测结果显示核桃CM家族蛋白与模板蛋白AtCM1间具有较高的相似性.系统进化分析显示,植物CM蛋白可分为4个大组,核桃CM蛋白聚集在第Ⅱ和Ⅳ分支上.其中JrCM2和JrCM5聚集在第Ⅱ支系,与胡杨CM同源蛋白Potri.T174200的亲缘关系较近;JrCM6、JrCM7、JrCM4、JrCM1及Jr-CM3聚集在第Ⅳ支系上;JrCM6、JrCM7和JrCM4与葡萄CM同源蛋白GSVIVG01010091001的亲缘关系最近;而Jr-CM1和JrCM3则与蝴蝶兰CM同源蛋白PEQU04269的亲缘关系最近.对启动子顺势作用原件的预测表明,除CAAT-box和TATA-box外,各基因启动子中共发现光响应、激素响应、胁迫响应、转录因子结合位点、生长和发育响应及昼夜节律等7大类调控元件,其中MYB、ERE、MYC、Box 4、G-box、ABRE、ARE、STRE、O2-site、TCA-element的数量最多,这与CM基因主要受到光照、逆境胁迫调控的结论较为一致.qRT-PCR定量检测结果表明,7个基因在核桃叶、茎、果柄和青皮中均有表达,且其表达量与趋势各不相同故具有组织特异性.[结论]在核桃基因组中,共计鉴定得到7个CM家族基因,该家族蛋白具有理化特征、三维结构上的保守性,启动子区域具有响应多种不同信号的顺式作用元件.研究结果为进一步阐明核桃CM基因在莽草酸途径中的生物学功能奠定了基础.
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