栽培草莓是研究非跃变型果实的理想植物。由于其鲜艳的颜色，美味的味道和丰富的营养，它也深受消费者的喜爱，使它成为最广泛食用的浆果之一。脂肪酸(FAs)在植物中含量丰富，参与许多生理生化过程，影响着草莓果实成熟和品质。植物有两种形式的FADs，可溶性和不可溶性FADs。在质体中，可溶性FADs(硬脂酰-acp Δ9去饱和酶，SAD)催化硬脂酰acp (C18:0)转化为单不饱和油酸(C18:1)或棕榈油酸。在内质网中，不溶性FADs将硬脂酰辅酶a (18:0-CoA)转化为油酰辅酶a (18:1Δ9-CoA)。由于质体是油酸(18:1)合成的主要位点，质体型SAD是调节植物细胞中不饱和脂肪酸(UFA)合成的必需限速酶。原名：Genome-wide identification and a comparative transcriptomics approachreveal FaSAD3 as a strawberry fruit ripening regulatory译名：全基因组鉴定和比较转录组学方法显示FaSAD3是草莓果实成熟调节因子期刊：Scientia Horticulturae 发表时间：2023-11-18 影响因子：4.3 Q1/2区
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通过同源比对和保守结构域验证，利用GDR数据库鉴定出73个编码FaFADs蛋白的基因。对应的基因名称、基因ID、氨基酸长度、开放阅读框(ORF)大小、蛋白质分子量、理论等电点(pI)、不稳定性指数、脂肪族指数、亲水性大平均值(GRAVY)、染色体数目、染色体位点和亚细胞定位进行了总结。
本文揭示了FAD基因家族在栽培草莓和其他的植物物种（桃、番茄、拟南芥、森林草莓）中的系统发育关系和分类，将所有FADs蛋白分为4个簇组:A、B、C和D，这些组分别有57个、42个、31个和48个FADs。![]()
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分析了保守FaFADs蛋白质结构的基序，共发现了10个基序，Motif 2几乎出现在所有数量和分布位置相同的FaFADs成员中。FaFAD成员保守结构域分析显示，A组具有Delta9-FADS-like保守结构域，B组具有Delta4sphingolipid-FADS-like和Delta6-FADS-like保守结构域，C组具有Acyl_ACP_Desat结构域，D组具有Delta12-FADS-like结构域。FaFAD基因的外显子-内含子结构分析表明，同一组内的外显子和内含子数量相对保守。
4.拟南芥、栽培草莓和森林草莓FAD基因的同源性分析 ![]()
共线性分析共鉴定出81对FaFAD基因。在同一或相邻染色体上发现的这些FaFAD配对大多数是片段重复。我们在基因组水平上通过比较合成研究了它们的进化关系和同源程度，解释了FaFADs的起源。
在基因组水平上，我们通过比较合成的方法研究了FaFADs的进化关系和同源程度，从而解释了它们的起源。相比之下，森林草莓和栽培草莓共有71879个同源基因。结果表明，栽培草莓是森林草莓的近亲。 分析了FaFAD基因启动子区的所有顺式调控元件。根据它们的功能关联，将它们分为4类:光响应性(ACE、G-Box、Gbox、Sp1、GT1-motif、MRE、Box 4、ATCT-motif、ATC-motif、TCT-motif、LAMP-element、I-box、GATA-motif、tcc -motif、GTGGC-motif、GAmotif、Gap-box、AE-box、chs-CMA1a)、植物激素响应性(TGA_element、TGA_box、AuxRR_core、TGA_box、TGA_box、TGA_box、TGA_box、TATC_box, p_box, GARE_motif, ABRE, TCA-element, save, CGTCA motif/TGACG motif)，非生物和生物胁迫(TC-rich repeats, LTR, ARE, MBS, WUN-motif)，以及类黄酮生物合成(MBSI)。这些结果表明，转录因子、植物激素反应和环境因素可能影响或调节FaFADs的转录表达。 ![]()
为探讨FaFADs在果实发育和成熟过程中的作用，作者基于RNA-seq数据对73个FaFADs基因在草莓果实大绿（large green，LG）、片红（partialred，PR）和全红（full red, FR）发育阶段的转录丰度进行分析。结果表明，B、C、D组在草莓LG、PR和FR发育阶段均有表达，A组在这些发育过程中表达水平较低。这些结果表明，同源基因对的表达相似。因此，这些FaFADs可能参与草莓果实成熟进程。 为了解FaSAD3在草莓中的可能作用，我们首先分析了FaSAD3的时空表达模式和亚细胞定位。结果表明，FaSAD3在茎中表达最高，其次是根、花、果实和叶。FaSAD3在大绿（Large green，LG）果实表达最高，其次是小绿（Small green，SG），在白熟（White，W），片红（Partial red, PR），全红（Full red，FR）表达均较低。将35S:: FaSAD3-eGFP与细胞质标记物RPP3A-mCherry和细胞核标记物RFP在烟草细胞中共表达，在细胞核和细胞质中均可见GFP荧光的亚细胞定位。此外，在细胞质和细胞核中也观察到RPP3A-mCherry和RFP信号，GFP荧光与细胞质和细胞核标记物完全重叠，这些结果表明FaSAD3在细胞质和细胞核中都有表达。 通过瞬时过表达技术在草莓果实中过表达FaSAD3，来进一步研究FaSAD3在草莓果实成熟过程中的作用。结果表明，瞬时过表达后FaSAD3的表达水平显著提高，过表达FaSAD3可抑制果实上色，增加果实硬度，同时总花青素、天竺葵苷-3-葡萄糖苷的含量较对照降低。此外，总可溶性固形物（total soluble solids，TSS）和可滴定酸（titratable acidity，TA）含量降低。FaSAD3过表达果实中的葡萄糖、果糖和蔗糖的含量也低于对照果实。值得注意的是，FaSAD3过表达果实中柠檬酸含量和柠檬酸合成酶（citrate synthase，CS）活性显著降低。此外，FaSAD3过表达抑制了果实总黄酮和总酚含量，但苹果酸含量增加，草酸含量变化不明显。这些实验结果证实了FaSAD3参与草莓果实成熟和品质的调控。 9.FaGAMYB作为FaSAD3启动子的转录抑制因子为了筛选可能调节FaSAD3启动子的上游转录因子，首先使用转录因子预测网站发现GAMYB与FaSAD3启动子可能存在结合，并利用Y1H系统验证FaGAMYB（FxaC_21g14160）与FaSAD3启动子的特异性结合。如图所示，在SD/-Ura培养基中，400 ng/mL AbA可抑制FaSAD3顺式元件的自激活活性。阳性对照、阴性对照和FaSAD3酵母菌株在SD/-Leu培养基上生长正常。在SD/-Leu/400ng/mL AbA培养基上，FaSAD3酵母菌和阳性对照均生长正常，阴性对照生长不正常，说明FaGAMYB能够与FaSAD3启动子结合。双荧光素酶实验进一步表明FaGAMYB强烈抑制FaSAD3启动子的转录活性。 总之，我们分析了栽培草莓中FaFAD基因的染色体定位、系统发育、协变、基因结构和顺式作用元件。此外，我们描述了FaFAD基因在草莓果实发育的三个阶段（LG、PR和FR）中的转录水平。通过比较转录组数据，我们确定了一个关键的候选基因FaSAD3。FaSAD3的瞬时过表达延迟了草莓果实的发育，这也受FaGAMYB的调控（见图12）。因此，这项研究有助于我们理解草莓果实的发育和成熟过程。 1、惠通生物基因家族文章项目经验丰富提供技术一对一服务，欢迎咨询。
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