茄子PLC基因家族鑒定及其對低磷脅迫的響應研究

摘 要： 磷脂酶C（Phospholipase C， PLC）是磷脂代謝中的主要水解酶之一，在植物生長發育和脅迫響應的信號轉導過程中起重要作用。本研究從茄子基因組中鑒定出9 個PLC基因，分布在6 條染色體上，可分為兩個亞家族，分別命名為SmPI-PLC1～SmPI-PLC6 和SmNPC1～SmNPC3，同亞族的PLC 成員在基因結構和保守結構域上表現出一定的相似性；SmPLC啟動子中存在多個響應逆境、光形態建成和激素信號的順式作用元件；茄子的4 條染色體與擬南芥3 條染色體存在共線性，5 條染色體與番茄4 條染色體存在共線性。茄子組織特性分析表明，SmNPC2 在其種子、根和葉中的表達量均高于莖、花和果實；與處理0 d 相比，隨低磷脅迫時間延長，茄子幼苗根中SmNPC2 表達量呈先升高后降低趨勢，處理后1 d，其表達量升高3.22 倍，差異顯著；添加外源生長素后，其表達量與處理0 d 時無顯著差異。綜上，本研究從全基因組水平鑒定和分析了茄子PLC基因家族，為深入研究其功能及解析低磷脅迫下的作用機制提供了參考依據。

關鍵詞： 茄子；PLC基因家族；全基因組鑒定；低磷；外源生長素

中圖法分類號： S641.1 文獻標識碼： A 文章編號： 1000-2324（2024）04-0548-09

生物膜是植物感知大量刺激的重要部位，主要由磷脂組成，磷脂作為關鍵的信號可以響應植物生長發育和各種環境脅迫［1-4］。磷脂酶是介導膜脂重塑的主要酶，能夠催化磷脂分解并產生多種可作為第二信使的脂質衍生物［5］。其中，磷脂酶C作為真核生物中的脂質修飾酶，能夠催化磷脂水解，被認為是一種重要的脂質水解酶［6］。研究表明，磷脂酶C可以水解磷脂酰肌醇頭部的磷酸二酯鍵產生甘油二酯（diacylglycerol， DAG）和三磷酸肌醇（inositol triphosphate， IP3）［7］，水解產生的DAG 不僅可作為硫脂、磷脂、糖脂生物合成的骨架，還可作為脂質第二信使進行信號轉導［8］。根據水解底物的不同，磷脂酶C 可進一步細分為磷脂酰肌醇特異性磷脂酶C（phosphoinositide-specific PLC， PI-PLC）和非特異性磷脂酶C（phosphatidylcholine-PLC/nonspecificphospholipase C， PC-PLC/NPC）［9-10］。PIPLC是肌醇磷脂信號系統中的關鍵酶之一，以Ca2+依賴性方式特異性地水解磷酸肌醇。而NPC的活性獨立于Ca2+，作用于常見的膜磷脂如磷脂酰膽堿（phosphocholine， PC）和磷脂酰乙醇胺（phosphatidylethanolamine， PE）［11，12］。