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葡萄TPS基因家族全基因组鉴定及VvTPS4在单萜形成中的功能验证

文献类型： 中文期刊

作者： 杨彩丽;李永洲;贺亮亮;宋银花;章鹏;刘肇先;李鹏慧;刘三军

作者机构：

关键词： 葡萄;TPS基因家族;表达分析;香气;代谢组学

期刊名称：中国农业科学

ISSN： 0578-1752

年卷期： 2025 年 58 卷 07 期

页码：

收录情况： 北大核心（2023版） ; ; CSCD（2025-2026年度） ; ; 科技核心（2024版） ; ; 农林核心（2024版）

摘要： 【目的】基于葡萄基因组信息，通过生物信息学手段对葡萄TPS基因家族成员进行鉴定及表达分析，为后续VvTPSs的生物学功能研究和葡萄育种提供科学依据。【方法】根据拟南芥AtTPS基因家族成员蛋白序列和TPS对应的隐尔马可夫文件PF01397和PF03936，对VvTPS基因家族进行鉴定。利用Expasy、TBtools、MEME、MEGA、MCScanX、SPOMA、WoLF PSORT和PlantCARE等工具分析家族成员的理化性质、系统进化树、染色体定位、基因结构、蛋白质二级结构、启动子顺式作用元件和预测亚细胞定位。运用qPCR分析基因家族成员在无香型（‘红地球’）和玫瑰香型（‘玫瑰香’）葡萄成熟果实中的表达情况，并通过番茄转基因功能验证，分析转基因番茄果实挥发性代谢组学，以明确VvTPS4在单萜生物合成方面的功能。【结果】鉴定获得65个VvTPS基因家族成员，编码蛋白的氨基酸数目为339—840，平均分子质量为64.13 kDa，理论等电点为4.93—7.65，大多数成员具有7个外显子结构。经系统进化树分析，将葡萄TPS家族划分为TPS-a、TPS-b、TPS-c、TPS-e/f和TPS-g亚家族。VvTPS成员多定位于叶绿体和细胞质，其中，定位于质体的成员有10个属于TPS-g亚家族。在启动子区域发现含有大量响应光照、温度、干旱、激素和防御相关的顺式作用元件。克隆到29个VvTPSs，绝大多数VvTPSs在玫瑰香型葡萄果实中的表达高于无香型葡萄果实。转基因结果表明，过表达VvTPS4能够增加番茄果实中挥发性单萜物质的积累，其中，芳樟醇是最显著上调的化合物，是野生型的20.73倍，其次是L-α-松油醇（14.55倍），风味特征分析表明，这两种物质具有花香味，是影响‘玫瑰香’香气的主要特征物质。【结论】从葡萄基因组中鉴定到65个VvTPSs，成员之间具有高度的保守性，且在不同香气类型的葡萄中表达模式不同。过表达VvTPS4能显著增加挥发性单萜物质的积累，可能与玫瑰香气形成密切相关。

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