农业生物技术学报

作者：项星淳, 王皓, 芋鑫鑫, 符晶晶, 王鑫, 刘大丽

单位：黑龙江大学 现代农业与生态环境学院/国家甜菜种质中期库/黑龙江省普通高等学校甜菜遗传育种重点实验室,哈尔滨 150080

关键词：甜菜,乙酰乳酸合酶(ALS)基因家族,生物信息学,除草剂抗性,转录特性,

基金：国家糖料产业技术体系项目(CARS-17); 农业农村部项目“2025年甜菜种质资源精准鉴定” (22250677); 内蒙古自治区“揭榜挂帅”项目(2022JBGS0029); 黑龙江省自然科学基金(LH2023C090)

杂草是影响甜菜(Beta vulgaris)产量和品质的主要因素,乙酰乳酸合酶(acetolactate synthase, ALS)抑制剂类除草剂因高效、低剂量、安全性较高而被广泛用于农业杂草防控。为了深入挖掘甜菜ALS基因,并解析其在ALS抑制剂类除草剂胁迫下的潜在功能,本研究通过生物信息学方法对该基因家族成员进行了全基因组鉴定,并分析了其理化性质、进化关系、顺式作用元件及染色体定位;利用qRT-PCR综合甜菜形态指标及光合指标相关性分析了其在ALS抑制类除草剂胁迫下的转录表达特性。结果显示,甜菜基因组中共有7个BvALS基因家族成员,BvALS蛋白质的相对分子质量为51. 305~81.867 kD,理论等电点为5.64~9.41,大部分成员为稳定蛋白并定位于叶绿体。系统进化树分析结果表明,甜菜ALS基因家族与拟南芥(Arabidopsis thaliana)和菠菜(Spinacia oleracea)的ALSs进化关系较近。BvALSs结构中共鉴定出10个保守基序,其中大部分基因家族成员都含有Motif 7,并且BvRB_5g124450、BvRB_2g027380、BvRB_5g103060和BvRB_8g181940包含3个完整的结构域(TPP enzyme N, TPP enzyme M和TPP enzyme C)。BvALS家族成员分别位于5条染色体和2个scaffold片段上。根据顺式作用元件分析,BvALS家族成员可参与多种胁迫响应。在ALS抑制剂类除草剂胁迫下,所有家族成员均上调表达。其中,BvRB_5g103060表达最为显著,表达量是对照组的3.2倍。甜菜BvRB_5g103060基因可能在除草剂抗性机制中发挥着重要的作用。本研究为进一步解析BvALSs在甜菜抗除草剂过程中的生物学功能提供了理论依据。

来源：2025年第9期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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