早期陆生植物 Physcomitrium patens 的萜类前体途径的转录和功能特征。

IF 4.2 3区生物学 Q1 PLANT SCIENCES

Plant Biology Pub Date : 2024-11-27 DOI:10.1111/plb.13741

A. Horn, Y. Lu, F. J. Astorga Ríos, H. Toft Simonsen, J. D. Becker

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摘要

异戊烯类化合物是植物专一代谢物中最大的一类。1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶（DXS）是其生物合成过程中的主要限速酶之一。在进化过程中，DXS 家族在结构和功能上都有所扩展，被认为极大地促进了植物代谢的复杂性和多样性。目前还没有人研究过该家族在斑叶树或其他叶绿体中的应用。在此，我们利用系统进化分析评估了 DXS 家族在石蒜科植物中的进化扩展程度，更具体地说，是在棒叶石蒜中的进化扩展程度。转录组分析被用于研究 DXS 家族的组织特异性、发育和环境反应，如盐胁迫。此外，还通过代谢组学监测了盐胁迫对萜类化合物生物合成的影响。DXS 的系统进化分析表明，其结构在叶绿体中发生了扩展，但在冬青叶绿体中却没有。功能互补分析表明所有四个拷贝都具有功能活性。比较转录组学显示，DXS拷贝的表达谱存在组织和条件特异性差异，并证明了 PpDXS1D 的特异性胁迫反应，尤其是对盐胁迫的反应。这些发现与盐胁迫下通向下游代谢物的通量增加相吻合。此外，共表达网络分析显示了 DXS 拷贝的共表达基因之间的显著差异，并说明了 PpDXS1D 网络中应激反应基因的富集。这些结果表明，青枯病菌中的 DXS 家族是保守的，但经历了不同的转录调控，这可能使青枯病菌在非生物胁迫等不同条件下对 DXS 水平进行微调。

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Transcriptional and functional characterization in the terpenoid precursor pathway of the early land plant Physcomitrium patens

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