甘薯CCD基因家族鉴定及其表达模式分析

郎涛; 蒲志刚; 张聪; 屈会娟; 高鹏; 杨凡; 杨飞洋; 伍竞宇; 冯俊彦; 《西南农业学报 》 2025 北大核心 CSCD

摘要：【目的】系统鉴定和分析甘薯(Ipomoea batatas L．)类胡萝卜素裂解双加氧酶(CCD)基因家族，为进一步研究其在类胡萝卜素代谢和块根发育过程中的作用机制奠定基础。【方法】利用生物信息学方法对甘薯CCD基因家族进行全基因组鉴定，分析其成员的结构与功能。基于转录组测序数据，分析CCD基因在成熟期甘薯不同组织中的表达模式，以及其在白色、紫色、橘色薯肉甘薯块根发育不同阶段的表达量变化。【结果】在9条染色体上共鉴定到24个Ib CCD基因，可分为CCD1、CCD4、CCD7、CCD8、NCED和CCD-Like 6个亚家族。共线性分析表明片段复制和串联重复是导致Ib CCD基因扩增的关键因素。Ib CCD基因启动子区域含有与生长发育、激素响应、光响应、逆境胁迫响应相关的65种顺式作用元件。转录组分析显示，Ib CCD基因具有不同的表达模式。Ib CCD1a可能是甘薯生长发育的关键基因，其在不同组织、不同薯肉颜色甘薯块根发育不同阶段均高表达。去除始终极低表达基因，有13个Ib CCD基因在不同组织中差异表达。Ib CCD1b、Ib CCD1c、Ib CCD1d、Ib CCD4、Ib NCED2和Ib NCED4可能参与调控甘薯块根中类胡萝卜素种类和含量。NCED亚家族的Ib NCED1和Ib NCED3基因可能通过调节甘薯根部脱落酸含量影响块根膨大。【结论】本研究揭示了24个Ib CCD基因在甘薯不同组织和不同薯肉颜色块根发育过程中的表达模式，为探索甘薯CCD家族基因的功能和调控机制，以及选育高类胡萝卜素含量的甘薯新品种提供参考。

关键词： 甘薯 CCD基因家族 生物信息学 表达分析