高粱光敏色素 A 基因的克隆、蛋白结构与长短日照诱导表达模式

光敏色素是一类红光 / 远红光受体，对植物光形态建成、外部形态和生理功能等方面起着重要的调节作用。为明晰光敏色素 A 在调控高粱光形态建成发育过程中的作用，本研究比较分析光温敏感程度不同的高粱品种 Btx623 、 Rio 、 Tx430 和 LH645 的 PhyA 基因序列和 PHYA 蛋白的保守结构域，利用 qRT-PCR 明确长短日照条件处理下 PhyA 基因的表达模式。结果表明， Btx623 、 Rio 和 Tx430 之间 PhyA 基因序列存在非同义突变， LH645 在 PhyA 基因的第 7 个外显子上插入了 5 bp 碱基序列；高粱 PhyA 蛋白中含有 1 个 PAS - 2 结构域、 1 个 GAF 结构域、 1 个 Phytochrome 结构域、 2 个 PAS 结构域、 1 个组氨酸激酶 A 结构域和 1 个类似组氨酸激酶的 ATP 激酶结构；遗传进化树分析表明，单子叶和双子叶植物 PhyA 蛋白明显聚为 2 大类，高粱 PhyA 、谷子 PhyA 和玉米 PhyA1 、 PhyA2 聚为一个亚类，相互间亲缘关系较近，与水稻 PhyA 同源性相对较远；在短日照 (SD) 条件下各时期 PhyA 基因转录水平变化显著， Rio PhyA 基因转录水平较 Btx623 和 Tx430 变化明显， LH645 PhyA 基因转录变化不显著，在长日照 (LD) 条件下 Rio PhyA 基因转录水平低于 Btx623 和  Tx430 ， LH645 PhyA 基因转录水平变化不显著。以上结果表明， PhyA 受光周期诱导，推测其在高粱光形态建成中起重要调控作用。本研究为进一步解析 PhyA 基因功能及其在调控高粱光形态建成发育过程中的作用提供理论基础。