南方农业学报

作者：杨帆, 邹昌利, 张利超, 杜清洁, 李娟起, 汪虎, 王吉庆, 肖怀娟, 李猛,

关键词：甜瓜, LEA基因家族, 非生物胁迫, 表达分析,

【目的】 鉴定甜瓜胚胎发育晚期丰富蛋白（LEA）基因家族成员并挖掘抗非生物胁迫基因，为探究CmLEA基因家族在甜瓜非生物胁迫中的作用机制及培育优良抗性甜瓜品种提供理论参考。【方法】 以耐冷型甜瓜L5283幼苗为试验材料，在幼苗3叶1心期进行盐胁迫300 mmol/L氯化钠（NaCl）处理、干旱15%聚乙二醇（PEG）6000处理、低温（昼夜15℃/6℃，12 h/12 h）处理和脱落酸（ABA）（浓度为100μmol/L）处理。基于甜瓜低温处理后的转录组测序数据挖掘CmLEA候选基因，采用生物信息学方法对CmLEA基因家族成员的染色体位置、基因结构、亚细胞定位、蛋白二级结构、蛋白三级结构、系统进化关系、蛋白互作及启动子顺式作用元件等进行预测，并通过实时荧光定量PCR检测CmLEA家族基因在不同非生物胁迫下的表达模式。【结果】 共鉴定到5个CmLEA候选基因，命名为CmLEA1～CmLEA5;5个CmLEA家族基因不均匀分布在甜瓜4条染色体上，5个CmLEA家族基因编码158～315个氨基酸残基；理论等电点（pI）为4.47～9.70，分子量为16.90～32.71 kD，除CmLEA2为疏水性蛋白外，其他均为亲水性蛋白。5个CmLEA家族蛋白的结构以无规卷曲占比较高，延伸链和α-螺旋次之，β-折叠占比最低。CmLEA家族蛋白成员间保守基序差异较大，CmLEA1和CmLEA2基因均有1个外显子，无内含子；CmLEA3和CmLEA5基因分别含有4和2个外显子。系统发育进化分析结果显示，CmLEA基因家族成员与黄瓜亲缘关系较近，相似性最高可达100%。CmLEA家族基因的启动子顺式作用元件被分为6类，包括光响应元件、激素响应元件、厌氧诱导元件、低温响应元件、防御与胁迫响应元件及MYB结合元件。CmLEA5蛋白在蛋白互作网络中较为关键，推测其参与雄蕊的发育过程。实时荧光定量PCR检测结果显示，CmLEA1和CmLEA2均受低温和ABA诱导相对表达量显著增加（P<0.05，下同）；当甜瓜幼苗受到干旱胁迫和盐胁迫时，与处理0 h相比，CmLEA5基因相对表达量均在处理12 h时达到峰值，分别显著增加214倍和5212倍。【结论】 鉴定到5个甜瓜CmLEA基因家族成员，成员间结构和功能多样。筛选到对非生物胁迫响应强烈的3个基因，分别是CmLEA1、CmLEA2和CmLEA5，可作为后续研究甜瓜对非生物胁迫响应的分子机制及甜瓜抗性品种选育的候选基因。

来源：2025年第2期

《南方农业学报》期刊编辑部

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