香榧WOX基因家族的鑒定與表達(dá)分析

摘要：[目的]本研究對香榧wox基因家族進(jìn)行鑒定并分析了體細(xì)胞胚發(fā)生相關(guān)wox表達(dá)，以篩選香榧體細(xì)胞胚發(fā)生關(guān)鍵wox基因，提升香榧體細(xì)胞胚發(fā)生效率，以期解決香榧育種工作中生長周期長的困難。[方法]用擬南芥wox蛋白序列比對香榧基因組，鑒定出的wox基因進(jìn)行蛋白理化性質(zhì)、保守基序、保守結(jié)構(gòu)域和染色體定等分析，進(jìn)一步分析了香榧根、莖、葉、愈傷和體細(xì)胞胚中的wox基因的表達(dá)量。[結(jié)果]本研究共鑒定出17個香榧wox成員，系統(tǒng)進(jìn)化分析后將其分為3個進(jìn)化支：wus進(jìn)化支、中間進(jìn)化支和古老進(jìn)化支；不同進(jìn)化支上的基因均含有特異性的保守結(jié)構(gòu)域；17條基因定位在6條染色體上，其理化性質(zhì)也各有不同；香榧的WOX2、wox8、WOX9、WOX13在根、莖、葉、體胚、愈傷上均有不同程度的表達(dá)，并且在體細(xì)胞胚和愈傷中的表達(dá)量較高。[結(jié)論]基于香榧WOX2、WOX8B、WOX9A、WOX13A-O在體細(xì)胞胚和愈傷中的高表達(dá)量，推測它們可能參與香榧愈傷的形成與體細(xì)胞胚的發(fā)育。

關(guān)鍵詞：香榧；wox基因；體細(xì)胞胚發(fā)生；生信分析；基因表達(dá)

中圖分類號：S722；S727.32 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-1498（2025）01-0160-09

高等植物的再生方式有3種，分別為組織修復(fù)、器官從頭發(fā)生和體細(xì)胞胚發(fā)生，其中體細(xì)胞胚發(fā)生在體外條件模擬合子胚發(fā)育過程，可以保持外植體的優(yōu)良性狀，是植物快速繁育和基因工程研究的理想實(shí)驗(yàn)體系。參與植物體細(xì)胞胚發(fā)生的基因有很多，主要包括LEC（Leafy Cotyledon）、BBM（BABY BOOM）、WOX （Wuschel-related homeobox）、MYB（v-myb avian myeloblastosisviral oncogene homolog）等。wox是植物特有的一類基因家族。有研究表明，WOX2、WOX8、WOX9、WOX13對愈傷組織的形成和維持以及胚胎的發(fā)育起著重要作用。在擬南芥（Arabidopsis thaliana.L）中，WOX2、WOX8和WOX9都在胚胎發(fā)育的早期高表達(dá)，隨著胚胎成熟，這些基因的表達(dá)量降低。WOX2和WOX8僅在卵母細(xì)胞和受精卵發(fā)育至早期胚胎的過程中表達(dá)，而在胚胎成熟階段未檢測到表達(dá)。wox2突變體產(chǎn)生的胚胎近50％頂端發(fā)育異常，而wox9突變體產(chǎn)生的早期胚胎因細(xì)胞無法分裂而停止發(fā)育。由此可見，WOX2可能參與胚胎頂端的形態(tài)建成，而WOX9主要負(fù)責(zé)胚胎發(fā)育早期的細(xì)胞增殖。挪威云杉（Picea abies L.）Pa WOX2在胚胎發(fā)育過程也呈現(xiàn)相似的表達(dá)模式。PaWOX2在胚胎發(fā)育早期高表達(dá)，隨著胚胎成熟表達(dá)水平逐漸降低，嫩芽中PaWOX2表達(dá)量最低。擬南芥WOX13負(fù)調(diào)控愈傷組織中莖尖分生組織的形成，抑制了芽的分化，wox13突變體的出芽數(shù)量顯著高于野生型。以上結(jié)果表明WOX2、WOX8、WOX9和WOX13在體細(xì)胞胚再生過程中扮演著重要角色，調(diào)控愈傷組織的形成和體細(xì)胞胚的發(fā)育。

香榧（Torreya grandis 'Merrillii' Hu）是紅豆杉科榧屬裸子植物，是巾國特有的珍稀干果，具有重要的食用和藥用價(jià)值。目前香榧的培育方法主要還是扦插和嫁接，這限制了香榧的繁育效率，而體細(xì)胞胚再生途徑能夠有效解決這一難題，它可以不受季節(jié)限制，短時間內(nèi)快速大量繁育優(yōu)良種苗，實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)。因此本研究希望找到參與香榧體細(xì)胞胚發(fā)生的關(guān)鍵wox基因，為從基因工程層面解決香榧育種提供基礎(chǔ)。