Page 32 - 《广西植物》2022年第12期

２ ０ ２ ２ 广 西 植 物 ４２ 卷
ｅｌｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｉｓｓｕｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｉｎｄｅｎｔｉｆｉｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｅｄ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ:(１) Ｗｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ １６ ＢｒＣｅｓＡ
ｇｅｎｅｓ ｆｒｏｍ １０ Ｂ. ｒａｐａ ｖａｒ. ｇｌａｂｒａ ｃｈｒｏｍａｓｏｍｅｓ ｗｉｔｈ ｉｓｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｉｎｔ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ４.７６ ｔｏ ９.１２ꎬ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ ｒａｎｇｅｄ
ｆｒｏｍ １７.７６ ｔｏ １２２.６７ ｋＤ ａｎｄ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｌｅｎｇｔｈ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ １５３ ｔｏ １ ０８９ ａａ. (２) Ｗｉｔｈ ａｎ ｅｘｃｅｐｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｒａ０３６００８ꎬ
ｗｈｉｃｈ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｓｃａｆｆｏｌｄꎬ ｔｈｅ ｒｅｓｔ ｏｆ １５ ＢｒＣｅｓＡ ｇｅｎｅｓ ｕｎｅｖｅｎｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｉｎ ｓｅｖｅｎ ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅｓ. (３) Ｍｏｓｔ ｏｆ ＣｅｓＡ
ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ４ ｔｏ １４ ｅｘｏｎｓ ａｎｄ １ ｔｏ １１ ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ ｍｏｔｉｆｓ. (４) Ｔｈｉｓ ｆａｍｉｌｙ ｈａｄ ａ ＤＤＤ － ＱＸＸＲＷ ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ
ｄｏｍａｉｎ. (５) Ｔｈｅ ｃｏｄｉｎｇ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｆａｍｉｌｙ ｗｅｒｅ ｍａｉｎｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｌａｓｍａ ｍｅｍｂｒａｎｅꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｍａｉｎｌｙ ｒａｎｄｏｍ ｃｏｉｌ ａｎｄ α￣ｈｅｌｉｘꎬ ａｎｄ ｍｏｓｔ ｍｅｍｂｅｒｓ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ Ｎ￣ｔｅｒｍｉｎｕｓꎬ Ｃ￣ｔｅｒｍｉｎｕｓ ａｎｄ
ｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅ ｒｅｇｉｏｎｓ ｏｆ ＣｅｓＡ ｐｒｏｔｅｉｎ. ( ６) ＣｅｓＡ ｇｅｎｅ ｗａｓ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｉｎ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｈｉｇｈ ａｍｏｕｎｔｓ ｉｎ ｓｔｅｍｓꎬ ａｎｄ
Ｂｒａ０１１８６５ꎬ Ｂｒａ０２３９５２ ａｎｄ Ｂｒａ０２９８７４ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｉｎ ｓｔｅｍꎬｌｅａｆ ａｎｄ ｆｌｏｗｅｒｓ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ
ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ＣｅｓＡ ｇｅｎｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｂｒａｓｓｉｃａ ｒａｐａ
ｖａｒ. ｇｌａｂｒａ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｓｙｎｔｈａｓｅꎬ Ｂｒａｓｓｉｃａ ｒａｐａ ｖａｒ. ｇｌａｂｒａꎬ ＣｅｓＡꎬ ｇｅｎｅ ｆａｍｉｌｙꎬ ｇｅｎｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ

植物纤维素合酶是由 ３６ 个单体组成的玫瑰 壁纤维素的合成(徐宗昌和孔英珍ꎬ ２０１７)ꎮ 除模式
状复合体ꎬ其单体主要由纤维素合成酶基因家族 植物外ꎬ玉米(Ａｐｐｅｎｚｅｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００４)、棉花(孟成
成员编码ꎬ纤维素( ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ) 是植物细胞壁的主要 生等ꎬ ２０１２)、巨龙竹(王文治等ꎬ ２０２１)、紫花苜蓿
成分(姚敦义和王静之ꎬ１９８８)ꎬ在细胞生长、分化、 (刘希强等ꎬ ２０１８)、罗布麻(解盛等ꎬ ２０２１) 等多种
信号 转 导 等 过 程 中 起 到 重 要 作 用 ( 解 盛 等ꎬ 非模式植物中也鉴定出 ＣｅｓＡ 基因ꎮ 从玉米中鉴定
２０２１)ꎮ 纤维素合酶( ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｓｙｎｔｈａｓｅｓ Ａꎬ ＣｅｓＡ) 出 １２ 个不同的 ＺｍＣｅｓＡ 基因ꎬ在初级或次级细胞壁
是合成纤维素的酶( Ｄｏｂｌｉｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００２)ꎬ本质上 合成的独特细胞类型中表达(Ｄｏｂｌｉｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００２)ꎮ
属于糖基转移酶ꎬ最初在革兰氏阴性细菌醋杆菌 棉花中鉴定出 １８ 个 ＣｅｓＡ 基因(孟成生等ꎬ ２０１２)ꎻ
中被鉴定( Ｗｏｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ １９９０)ꎮ 高等植物纤维素 巨龙 竹 中 鉴 定 出 ４５ 个 ＣｅｓＡ 基 因 ( 王 文 治 等ꎬ
合成酶复合体中ꎬ有不少于 ３ 种 ＣｅｓＡ 亚型参与 ２０２１)ꎮ 紫花苜蓿盛花期 ＣｅｓＡ 基因表达水平显著提
(Ｄｏｂｌｉｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００２)ꎬＣｅｓＡ 亚基彼此相互作用形 高ꎬ纤维素含量大幅增加(刘希强等ꎬ ２０１８)ꎮ 罗布
成高级复合物ꎮ 迄今为止ꎬＣｅｓＡ 基因家族已在模 麻 ＣｅｓＡ 基因家族包含的大量光响应、胁迫响应、激
式植物拟南芥( Ｐｅａｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ １９９６)、水稻( Ｈｕａｎｇ ｅｔ 素响应等元件ꎬ在植株生长发育与抗逆防御方面发
ａｌ.ꎬ ２０１５)、烟草( 徐宗昌和孔英珍ꎬ ２０１７) 中鉴定 挥着作用(解盛等ꎬ ２０２１)ꎮ
出来ꎬ 其 中 拟 南 芥 ＣｅｓＡ 基 因 的 研 究 最 为 深 入 白菜 ( Ｂｒａｓｓｉｃａ ｒａｐａ ｖａｒ. ｇｌａｂｒａ) 属 十 字 花 科
(Ｒｉｃｈｍｏｎｄꎬ ２０００)ꎮ 拟 南 芥 基 因 组 拥 有 １０ 个 (Ｃｒｕｃｉｆｅｒａｅ)芸薹属( Ｂｒａｓｓｉｃａ)２ 年生草本植物ꎬ原
ＣｅｓＡ 基因( ＣｅｓＡ１￣１０)ꎬ它们编码与细菌纤维素合 产于我国ꎬ栽培历史悠久ꎬ年种植面积 １８０ 万 ｈｍ ２
成酶同源的蛋白( Ｐｅａｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ １９９６)ꎻ生细胞壁的 左右(张凤兰等ꎬ２０２１)ꎬ是人们日常餐桌上必不可
形成需要 ３ 种类型的 ＣｅｓＡ 亚基( ＣｅｓＡ４ / 不规则 少的蔬菜ꎮ ２０１１ 年ꎬ白菜全基因组测序工作完成
ＸＹＬＥＭ５ [ ＩＲＸ５ ]ꎬ ＣｅｓＡ７ / ＩＲＸ３ 和 ＣｅｓＡ８ / ＩＲＸ１ ) (Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１１)ꎬ２０１７ 年获得了升级的 ｖ２.５
(Ｈｅｒｎáｎｄｅｚ￣Ｂｌａｎｃｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００７)ꎬＣｅｓＡ３ 基因突变 版本(Ｃａｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)ꎬ２０１８ 年获得了白菜参考
使纤维素合成水平降低ꎬ通过茉莉酸和乙烯等信 基因组 ｖ３.０ 新版本( Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８)ꎬ为后续
号通路激活木质素合成和防御反应( Ｃａñｏ￣Ｄｅｌｇａｄｏ 开展白 菜 基 因 研 究 奠 定 了 坚 实 的 基 础 ( Ｃｈｅｎ ｅｔ
ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００３)ꎻ 在 水 稻 基 因 组 中 共 鉴 定 到 １１ 个 ａｌ.ꎬ ２０２０)ꎮ 目前ꎬＣｅｓＡ 基因家族在白菜中还未进
ＯｓＣｅｓＡ 基因ꎬ水稻中的赤霉素信号转导可以通过 行深入鉴定与分析ꎮ 本研究以白菜的全基因组序
促进纤维素的合成ꎬ进而影响水稻植株节间的发 列为研究区域ꎬ依托在线软件与 ｑＲＴ￣ＰＣＲ 分析ꎬ采
育(Ｈｕａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１５)ꎻ此外ꎬ烟草基因组中鉴定 用生物信息学方法ꎬ通过对 ＣｅｓＡ 基因家族的结构、

出 ２１ 个 ＮｔＣｅｓＡ 基因ꎬＮｔＣｅｓＡ７、ＮｔＣｅｓＡ９、ＮｔＣｅｓＡ１１、 进化特征、组织表达等进行系统鉴定ꎬ拟探讨以下
ＮｔＣｅｓＡ１６、ＮｔＣｅｓＡ１８ 等基因主要参与烟草次生细胞 问题:(１) 白菜 ＣｅｓＡ 基因家族的遗传进化规律ꎻ