甘薯β-淀粉酶家族基因的全基因组鉴定和表达分析

目的 挖掘甘薯Ipomoea batatas基因组中β-淀粉酶(Beta-amylase)基因家族序列信息，分析结构与功能信息。方法 基于甘薯栽培种‘泰中6号’全基因组测序数据，利用生物信息学分析方法对鉴定到的12个甘薯β-淀粉酶家族成员进行结构域保守性分析、染色体定位、潜在重复基因筛查、保守基序分析和系统进化树构建，利用转录组数据进行低温胁迫下相关基因的表达分析。结果 12个β-淀粉酶基因分布于甘薯第2、4、5、6、11、12、13和14号染色体上，含有8个具有潜在重复关系的基因对。多重比对和功能结构域搜索结果显示，甘薯β-淀粉酶家族的氨基酸序列中含有3个保守性较高的区域和10个保守基序。甘薯与其他物种β-淀粉酶蛋白的系统进化分析结果显示，62个β-淀粉酶家族成员被分为S1~S7等7个亚组，甘薯β-淀粉酶家族成员主要分布在S2、S4、S5、S6以及S7亚组中，且大多与拟南芥、马铃薯以及番茄的β-淀粉酶为同一分支。转录组测序数据分析结果显示，在低温贮藏的过程中有6个甘薯β-淀粉酶基因表达量出现变化，其中‘徐薯15-1’有2个基因上调表达、4个基因下调表达，‘徐薯15-4’仅有2个基因下调表达。结论 β-淀粉酶是一类关键的淀粉水解酶，在甘薯生长发育和薯块贮藏阶段淀粉降解为还原糖的过程中发挥着重要作用，本研究鉴定得到的12个甘薯β-淀粉酶基因序列信息为进一步探讨甘薯β-淀粉酶基因家族的生物学功能提供数据参考。