4-香豆酸:辅酶A连接酶(4-coumarate:CoA ligase,4CL)基因是植物木质素、类黄酮和其他次生代谢产物合成的关键基因之一.为探究毛竹(Phyllostachys edulis)4CL基因的分子特征和表达模式,利用生物信息学方法对毛竹4CL同源基因进行鉴定,并对其基因结构、保守结构域和系统进化等进行全面分析,应用实时荧光定量PCR(qPCR)技术对基因表达模式进行研究.结果表明,在毛竹中共鉴定出15个4CL同源基因(Pe4CL1 ～ Pe4CL15),均含有内含子,数量为2 ～ 5个.Pe4CLs编码蛋白长度为520 ～ 671 aa,分子量为55 ～ 72 kDa.Pe4CLs均含有2个4CL家族高度保守的结构域,保守基序数量为6～ 10个,且均定位在过氧化酶体上.系统进化分析显示,毛竹、水稻、二穗短柄草、拟南芥、大豆和毛果杨的4CL家族成员分为2个亚家族(A和B),其中亚家族A又分为3个类型(Type Ⅰ ～ Type Ⅲ).基于转录组数据的基因组织特异性表达分析发现,15个Pe4CLs在毛竹不同组织和不同生长时期中的表达量均存在明显差异.qPCR结果显示,除Pe4CL6的表达下调外,其他基因均随着竹笋高度增加呈上调趋势.组织化学染色结果表明,随着笋高度的增加,其木质化程度加深,与大多数Pe4CLs表达上调相一致.本研究为进一步探究毛竹中4CL的功能提供了参考依据.
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