芋淀粉分支酶(SBE)基因的鉴定、生物信息学及表达分析OACSTPCD

淀粉分支酶(starch branching enzyme,SBE)在支链淀粉生物合成中发挥关键作用,直接影响淀粉的含量和结构.芋(Colocasia esculenta)是一种主要的块茎类作物,在世界上热带和亚热带地区广泛栽培.目前,SBE在芋中的研究很少,对SBE基因在芋中的数量、分子结构特征和表达模式还不清楚.本研究首次对芋SBE基因进行了全面分析,鉴定了 3 个SBE基因(CeSBE1、CeSBE2和CeSBE3).CeSBE1、CeSBE2 和CeSBE3 蛋白氨基酸数量分别为 828、845和 598,分子质量分别为 92 956.71、95 625.13、69 169.16 Da,等电点分别为 5.22、5.41 和 7.36.系统进化分析显示 3个CeSBE蛋白分别在 3 个不同的亚群.基因结构分析显示,CeSBE1、CeSBE2和CeSBE3外显子数量分别为 16、22、10;保守结构域分析表明,CeSBE1 和CeSBE2 均具有alpha-amylase_C和alpha-amylase结构域及 7 个motif,而CeSBE3具有alpha-amylase和CBM_48 结构域及 3 个motif.CeSBE基因启动子区域顺式作用元件分析表明,共预测到 55 个顺式作用元件,其中 29 个具有功能注释,涉及光响应、激素响应、植物生长发育及环境压力等相关元件.在不同组织中,3 个CeSBE基因均能在所有组织中表达,其中CeSBE2在球茎和叶片显著表达(P<0.05);在球茎不同发育阶段中,CeSBE2在所有的发育阶段均有较高的表达量,呈现先升高后降低的表达趋势,在球茎发育 120 d的表达量达到峰值.球茎不同发育阶段总淀粉和支链淀粉含量增加与CeSBE2表达量趋势一致,说明CeSBE2可能是芋支链淀粉生物合成的关键基因.本研究结果可为芋的产量、品质和营养性状的遗传改良提供基础.