甘蔗β-胡萝卜素异构酶基因家族的鉴定、定位和表达分析

黄 宁 惠乾龙 方振名 李姗姗 凌 辉 阙友雄 袁照年,*

1 福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心, 福建福州 350002; 2 玉林师范学院农学院, 广西玉林 537000

分蘖或分枝是水稻、小麦、大麦和甘蔗等禾本科植物生长发育过程中普遍存在的一种发育生物学现象[1-2], 也是一种影响作物产量的重要农艺性状,通常受植物激素[3-4]、生物胁迫[5-6]及非生物胁迫调控[7-8]。甘蔗是热带和亚热带地区重要的糖料作物,蔗茎是糖分储藏和收获的重要部位, 获得更多有效分蘖茎, 能够提高甘蔗产量[9]。甘蔗有效分蘖茎是由主茎地下基部未伸长节间的侧芽发育而来的成熟个体[2]。当受黑穗病菌侵染后, 甘蔗分蘖增多、蔗茎变细, 蔗梢长出黑鞭, 引起其有效茎数及蔗茎中蔗糖含量严重下降, 最终导致甘蔗产量降低和品质变劣[10]。

1966年, Cook等[11]首次从棉花根系中分离得到一类萜类小分子化合物—独脚金内酯(strigolactones,SLs), 能够抑制植物分蘖或分枝[12-13], 调控植物对各种生物和非生物胁迫的响应[14]。β-胡萝卜素异构酶(D27)可以产生独脚金内酯前体或中间产物, 调控独脚金内酯生物合成[15]。据报道, 水稻[16]和拟南芥[15]中D27基因突变体均表现为分枝增多。小麦TaD27基因沉默突变体植株分蘖数增多, 而过表达小麦TaD27突变体植株分蘖数减少[17]。

迄今, 关于甘蔗D27基因, 只有1篇基因克隆及其组织特异性和非生物胁迫下表达模式的报道[18],尚未见该基因家族鉴定在甘蔗中的研究报道。本研究首先在甘蔗原始亲本割手密种基因组中鉴定D27基因家……