农业生物技术学报

作者：黄翠霖, 林萍萍, 赵新旺, 张木清

单位：1 广西大学 广西甘蔗生物学重点实验室/亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室,南宁 530005;2 福建农林大学 国家甘蔗工程技术研究中心,福州 350002

关键词：甘蔗,GRAS (GAI-RGA-SCR)基因家族,表达分析,逆境胁迫,

基金：国家糖料产业技术体系甘蔗抗病品种选育岗位专家项目(CARS170109)

甘蔗(Saccharum officinarum)是重要的糖料和生物能源作物,其产量受到各种生物胁迫和非生物胁迫的影响。割手密(S. spontaneum)是甘蔗栽培育种过程中的重要亲本之一。GRAS (GAI-RGA-SCR)转录因子在植物光形态建成、种子萌发、根系生长及防御应答等过程中起重要调控作用。本研究利用GRAS 结构域的隐马尔科夫模型(Hidden Markov Model, HMM)配置文件,从割手密基因组中鉴定出 173 个 GRAS 基因家族成员,分布于割手密 30 条染色体。利用最大似然法进行系统发育分析,结果显示,173 个割手密 GRAS 家族基因可分为 8 个亚家族;基因结构分析显示,GRAS 家族基因在C 端含有至少 1 个保守的GRAS 结构域,61.2%的GRAS 家族基因存在至少 1 个内含子;GRAS 家族基因上游 2 000 bp 序列启动子顺式作用元件分析显示,所有GRAS 启动子区域存在应答生物和非生物胁迫的顺式作用元件,表明其可能涉及多种逆境胁迫的调控过程。转录组数据分析显示,割手密 GRAS 家族成员在茎和叶的不同发育时期存在较大的表达差异,qRT-PCR 验证 9 个基因在成熟茎叶组织的表达,其结果与转录组数据一致,推测 GRAS 家族成员在割手密生长发育调控中发挥不同作用;胁迫分析表明,SsPAT1.8-1 和SsDELLA6-2 受甘蔗梢腐病病原菌胁迫诱导表达;SsPAT1.8-2、 SsPAT1.9、SsPAT1.10、SsDELLA2、SsSCR2、SsDELLA1-2、SsSCL3.1-2 和SsHAM9 受甘蔗花叶病毒 (Sugarcane mosaic virus, ScMV)胁迫诱导表达;SsSCL3.2-1 受干旱胁迫诱导表达。以 ScMV 侵染抗病品种'B48',qRT-PCR检测结果显示,SsSCR2 在+1 叶中上调表达,SsHAM9 在+1 和-3 叶中均上调表达,SsLISCL11-1 在-3 叶中下调表达。上述结果提示,GRAS 家族基因可能在甘蔗对不同胁迫的响应中发挥调节功能。本研究为进一步解析甘蔗 GRAS 家族基因的功能提供基础资料,为甘蔗抗逆育种提供潜在的基因资源。

来源：2023年第8期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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