在冷胁迫条件下，对西瓜中蛋白质二硫键异构酶（PDI）基因家族成员进行全基因组范围内的特征分析与表达谱分析

《Genes & Genomics》：Genome wide characterization and expression profiling of protein disulfide isomerase (PDI) gene family members in watermelon under cold stress

水melon中PDIs基因家族的鉴定及其冷胁迫响应机制研究，系统解析了16个ClPDI基因的进化关系、结构特征及调控元件，发现12个基因在冷胁迫下显著上调，其中ClPDI6、8、15增幅超100倍，耐受型品种的抗氧化酶活性显著提高，为揭示PDIs介导的抗氧化途径提供新证据。

　　

摘要

背景

蛋白质二硫键异构酶（PDIs）是重要的分子伴侣，它们通过形成二硫键来指导蛋白质正确折叠，这些二硫键对蛋白质的稳定性至关重要，并有助于植物应对各种压力。然而，目前尚未对西瓜（Citrullus lanatus）中的PDIs进行过研究。

目的

本研究旨在识别并分析西瓜中的PDI基因家族，特别关注它们在遭受冷胁迫时的功能。

方法

研究人员鉴定了16个Citrullus lanatus PDI（ClPDI）基因，并对其进化关系、基因结构、调控元件、基因重复现象、保守基序、miRNA靶标、磷酸化位点以及预测的3D蛋白模型进行了分析。同时，还检测了耐寒（SW66）和敏感（PPI526233）西瓜基因型在冷胁迫下的基因表达情况。此外，还评估了抗氧化酶的活性。

结果

所有16个ClPDI基因分布在9条西瓜染色体上，且都含有硫氧还蛋白结构域，形成了10个进化簇。在西瓜中发现了1次基因重复事件，并且与Arabidopsis和水稻存在15个同源关系。启动子分析揭示了与非生物胁迫相关的共同调控元件。表达分析表明，在冷胁迫下，16个ClPDI基因中有12个在耐寒基因型中的表达水平上调（≥2倍），其中ClPDI6、ClPDI8和ClPDI15的表达上调幅度达到≥100倍。冷胁迫后，耐寒基因型的抗氧化酶活性高于敏感基因型。

结论

本研究强调了PDI基因家族在西瓜应对冷胁迫中的重要作用，并表明增强的抗氧化活性可能有助于维持有利于PDI正常发挥功能的氧化还原环境。这些发现为提高西瓜的抗冷胁迫能力提供了潜在的分子靶点。