曹晓聪^1,2 , 张朝军² , 苟浩琦² , 王小艳³ , 乔凯凯² , 马启峰² , 张桂寅^1* , 范术丽^1,2*

1 河北农业大学, 棉花生物学国家重点实验室河北基地, 保定, 071001; 2 中国农业科学院棉花研究所, 棉花生物学国家重点实验室, 安阳, 455000; 3 安阳工学院, 安阳, 455000
作者    通讯作者
《分子植物育种》印刷版, 2021 年, 第 19 卷, 第 3 篇   
收稿日期: 2020年08月28日    接受日期: 2020年09月04日    发表日期: 2022年02月07日

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植物β- 半乳糖苷酶(β-galactosidase, BGALs)是一类重要的糖苷水解酶，可水解糖链、糖脂及糖蛋白中非还原末端β-D- 半乳糖残基。为揭示β- 半乳糖苷酶在棉花发育中的调控机制，本研究对 BGAL 家族做全基因组学分析，为进一步了解 BGAL 家族在棉花花粉中的功能提供理论支持。利用生物信息学对陆地棉、亚洲棉、海岛棉和雷蒙德氏棉这四个棉种的 BGAL 进行成员鉴定、序列特征、保守域结构、共进化关系等家族特征分析，并进一步利用转录组数据和 RT-qPCR 分析 GhBGALs 基因在不同组织中的表达模式。共鉴定 153 个 BGAL 家族成员，利用聚类分为 8 个亚组，同一亚组中具有相似的外显子/内含子数目和基因结构，共进化分析中显示在陆地棉和二倍体棉属间存在多对基因对，转录组数据结果表明陆地棉中的部分基因在不同组织中特异性表达，例如 GhBGAL6 和 GhBGAL32 这两个基因在所有组织中都高表达；GhBGAL33、GhBGAL7、GhBGAL18 和 GhBGAL43 这四个基因在雄蕊(花药和花丝)和花瓣中表达量极高，进一步的 RT-qPCR 实验结果发现，部分基因(如 GhBGAL6, GhBGAL7, GhBGAL17)在雄蕊中高表达，推测此类基因对雄蕊的发育有一定的调控作用。本研究首次对 BGAL 家族在陆地棉、亚洲棉、海岛棉和雷蒙德氏棉 4 个棉种进行全基因组鉴定分析，为进一步探索 β- 半乳糖苷酶对棉花的生长发育提供理论基础。

β- 半乳糖苷酶；生物信息学；棉花；基因家族