干旱胁迫下大蒜叶绿素合成基因家族鉴定分析

王紫彤, 周倩怡, 田 洁,b,①

(青海大学: a. 农林科学院 青海省蔬菜遗传与生理重点实验室, b. 省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室, 青海 西宁 810016)

大蒜(AlliumsativumLinn.)为百合科(Liliaceae)葱属(AlliumLinn.)植物，又称胡蒜、蒜。大蒜栽培历史悠久，具有重要的营养和药用价值，是青海省露地主栽蔬菜之一[1,2]。大蒜作为一种浅根性作物，耐旱性较弱[3,4]，而青海东部农业区易发生旱灾，并且春季和夏季是大蒜生长的关键时期，也是旱灾发生的高频时期[5]，因此在高原大蒜生产过程中，干旱胁迫对大蒜的正常生长、产品品质以及经济效益均造成不利影响。在干旱生长环境中，大蒜叶片的形态结构和生理功能，尤其是光合特性会发生一系列变化[6]，且干旱胁迫影响大蒜叶绿素的合成，抑制叶绿体的发育，从而使大蒜的光合效率降低，生长迟缓[7]。

叶绿素生物合成是一个涉及多步反应且十分复杂的过程，有多种酶和基因参与[8]。目前已有研究证实拟南芥〔Arabidopsisthaliana(Linn.) Heynh.〕的叶绿素生物合成大致需要15步反应，包含起催化作用的17种酶和27种编码基因[9]。叶绿素合成的第1步是由L-谷氨酰-tRNA合成原卟啉Ⅸ，其中的编码基因HEMA、HEMB、GSA、HEMC、HEMD、HEME、HEMF和HEMG已从拟南芥[8]和水稻(OryzasativaLinn.)[10]中分离获得；第2步由原卟啉Ⅸ合成叶绿素，相关催化酶基因有CHLD、CHLH、CHLI、CHLM、CRD1、DVR、POR、CHLG和CAO[11]，已在大麦(HordeumvulgareLinn.)[11]、烟草(NicotianatabacumLinn.)[12]和玉米(ZeamaysLinn.)[13]等植物中被鉴定得到。叶绿素合成基因家族成员虽已在模式植物和一些禾本科(Poaceae)作物中鉴定到并进行了功能分析，但对于一些追求高品质、高产量的经济作物来说，对其叶绿素合成基因家族进行系统分析，探究其调控机制是亟待解决的问题。……