リンゴ（）のGST遺伝子ファミリーのゲノムワイドな同定とALA処理下での発現の比較解析

Genome-wide identification and comparative analysis of GST gene family in apple () and their expressions under ALA treatment.

• Xiang Fang
• Yuyan An
• Jie Zheng
• Lingfei Shangguan
• Liangju Wang

抄録

アントシアニンはフラボノイドの一種ですが、小胞体（小胞体）の細胞質表面で合成され、液胞に蓄積されます。植物のグルタチオンS-トランスフェラーゼ（）遺伝子は、アントシアニンの輸送に関与している。ここでは、リンゴ、ナシ、モモ、イチゴから、それぞれ52個、42個、50個、29個の遺伝子をゲノムワイドな網羅的調査により同定した。系統解析の結果、4作物のGSTタンパク質は、Phi, Tau, DHAR, TCHQD, Lambdaに分類された。さらに、リンゴの遺伝子の構造と染色体分布を解析した。その結果、リンゴの遺伝子ファミリーの拡大はタンデム重複によるものと考えられ、遺伝子の進化には精製選択が重要な役割を果たしていることが明らかになった。その結果、リンゴと/イチゴの間には強いマイクロシンテニーが認められたが、リンゴ/イチゴとイネの間にはマイクロシンテニーは認められなかった。テトラピロール化合物の重要な前駆体であるアミノレブリン酸（ALA）は、果物のアントシアニン蓄積を有意に改善することが知られており、RNA-seerとqRT-PCR解析を用いて、ALA処理がリンゴの遺伝子の発現に差をもたらすことを明らかにした。これらの結果は、4種の遺伝子の詳細な概要を示し、ALA誘導アントシアニン蓄積に関与していることを示しています。

Anthocyanins, a subclass of flavonoids, are synthesized at the cytoplasmic surface of the endoplasmic reticulum (ER), which then accumulate in vacuoles. Plant glutathione S-transferase () genes are involved in anthocyanin transportation. Here, a total of 52, 42, 50, and 29 genes were identified from apple, pear, peach, and strawberry, respectively, through a comprehensive genome-wide survey. Based on phylogenetic analyses, the GST proteins of the four crops could be divided into the classes Phi, Tau, DHAR, TCHQD, and Lambda. The structure and chromosomal distribution of apple genes were further analyzed. The gene family expansion in apple likely occurred through tandem duplications, and purifying selection played a pivotal role in the evolution of genes. Synteny analysis showed strong microsynteny between apple and /strawberry, but no microsynteny was detected between apple/strawberry/ and rice. Aminolevulinic acid (ALA), a key precursor of tetrapyrrole compounds, can significantly improve anthocyanin accumulation in fruits, Using RNA-seq and qRT-PCR analysis, we found that ALA treatment led to the differential expression of genes in apples. was strongly induced by ALA, suggesting that may play a role in ALA-induced anthocyanin accumulation. These results provide a detailed overview of genes in four species and indicate that are involved in ALA-induced anthocyanin accumulation.

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