龙眼褪黑素合成途径SNAT、ASMT和COMT家族基因鉴定及表达分析

基于第3代龙眼(Dimocarpus longan)基因组及转录组数据库,对褪黑素合成路径上可能的限速基因 SNAT(serotonin N-acetyltransferase)、ASMT(N-acetylserotonin methyltransferase)和 COMT(caffeic acid O-methyltransferase)进行基因家族成员鉴定,利用实时荧光定量PCR技术研究其在龙眼体胚早期的表达谱,并研究外源IAA、GA3、MeJA、SA和ABA对龙眼胚性愈伤组织中褪黑素含量的影响,以及褪黑素合成途径相关基因的表达模式.结果显示:龙眼SNAT(DlSNAT)、ASMT(DlASMT)和COMT(DlCOMT)基因家族分别含有2、18和7个成员,蛋白质结构域保守,相同家族的成员之间保守基序相差极小,DlASMT和DlCOMT家族成员高度相似.基于氨基酸序列进行系统进化树分析,龙眼、拟南芥、水稻、小麦、番茄、辣椒和卷柏的SNAT家族可分为3个亚组;ASMT和COMT家族具有高度同源性,共同建树并分为3个亚组.DlSNAT、DlASMT和DlCOMT家族成员的启动子中含有大量响应生长素、赤霉素、茉莉酸甲酯、水杨酸和脱落酸的顺式作用元件.表达谱分析显示,DlASMT和DlCOMT家族成员主要在龙眼不完全胚性紧实结构和球形胚阶段高表达,DlSNAT1和DlSNAT2在龙眼体胚发生早期始终处于高水平表达.用0.1 mmol·L-1IAA处理龙眼胚性愈伤组织,内源褪黑素含量在24 h内显著降低,GA3、MeJA,SA和ABA处理则显著提高了褪黑素含量;同时分析DlSNAT、DlASMT、DlCOMT成员表达情况,内源褪黑素含量变化趋势和DlSNAT表达基本一致.综上,DlSNAT、DlASMT和DlCOMT可能通过影响内源褪黑素的合成参与调控龙眼早期体胚发生.