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首页 > 过刊浏览>2026年第27卷第4期 >849-866. DOI:10.13430/j.cnki.jpgr.20251208003 优先出版
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铁皮石斛PME和PMEI基因家族鉴定及表达分析
DOI:
10.13430/j.cnki.jpgr.20251208003
CSTR:
作者:
作者单位:

1国际竹藤中心,北京 100102;2国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室,北京 100102

作者简介:

研究方向为园林植物育种与应用,E-mail: franklinyan2001@126.com

通讯作者:

胡 陶,研究方向为园林植物遗传育种与应用,E-mail: hutao@icbr.ac.cn
常艳婷,研究方向为园林植物遗传育种与应用,E-mail: cytcyt123456@126.com

中图分类号:

基金项目:

国际竹藤中心基本科研业务费项目(1632023010);新疆生产建设兵团重点领域科技攻关项目(2024AB027)


Identification and Expression Analysis of PME and PMEI Gene Family in Dendrobium Officinale
Author:
Affiliation:

1International Center for Bamboo and Rattan,Beijing 100102;2Key Laboratory of National Forestry and Grassland Administration/Beijing for Bamboo & Rattan Science and Technology,Beijing 100102

Fund Project:

Foundation projects: Basic Research Fund of the International Center for Bamboo and Rattan(1632023010);The Scientific and Technological Research Plan in Key Areas of Xinjiang Production and Construction Corps(2024AB027)

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    摘要:

    铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura & Migo)是一种重要的药食同源植物,其茎部富含多糖等活性成分,具有极好的滋阴润肺、增强免疫力等功效。植物果胶甲酯酶(PME,pectin methylesterase)是一类能够催化果胶去甲基化的关键酶,参与植物细胞壁的调控、植物生长发育及应对环境胁迫等生理过程,其活性受果胶甲酯酶抑制子(PMEI,pectin methylesterase inhibitor)的精细调控,因此探索铁皮石斛中PME和PMEI基因家族的特征与功能对于提高该植物的药用价值和抗逆境能力具有重要意义。本研究基于铁皮石斛染色体水平基因组数据,结合两种鉴定方法,共鉴定出46个DoPMEs基因(其中Ⅰ型33个,Ⅱ型13个)和31个DoPMEIs基因。系统发育分析表明,DoPMEs可分为Clade A、B、C、D 4个类群;DoPMEIs可分为Clade A、B、C 3个类群。结合结构域、Motif和基因结构分析可知各类群内基因的结构较为保守。种内和种间共线性分析结果显示,铁皮石斛两类基因家族也符合兰科植物早期分化到长期独立演化,再到近缘物种内稳定保守的演化路径。通过定量PCR和表达分析发现,DoPMEs和DoPMEIs基因在不同组织和发育阶段中表现出不同的表达模式,且主要在根、花及多年生茎中表达量较高。本研究对铁皮石斛DoPMEs和DoPMEIs基因家族进行了系统的家族分析,为深入了解铁皮石斛PME基因家族的功能提供了基础数据,并为铁皮石斛抗逆性改良和药效提升提供了潜在的遗传资源。

    Abstract:

    Dendrobium officinale Kimura & Migo is an important medicinal and edible plant. Its stems are rich in polysaccharides and other bioactive compounds and are widely used for nourishing Yin, moistening the lungs, and enhancing immunity. Pectin methylesterases (PMEs) are key enzymes that catalyze the demethylesterification of pectin and are involved in plant cell wall modification, growth and development, and responses to environmental stresses. Their activity is finely regulated by pectin methylesterase inhibitors (PMEIs). Therefore, investigating the characteristics and functions of the PME and PMEI gene families in D. officinale is important for improving its medicinal value and stress tolerance. Based on the chromosome-level genome of D. officinale and using two identification methods, a total of 46 DoPME genes (33 type I and 13 type II) and 31 DoPMEI genes were identified. Phylogenetic analysis showed that DoPMEs were classified into four clades (A-D), while DoPMEIs were divided into three clades (A-C). Domain, motif, and gene structure analyses indicated that genes within the same clade had relatively conserved structural features. Intra-and interspecific synteny analyses suggested that these two gene families followed an evolutionary pattern consistent with Orchidaceae, including early divergence, long-term independent evolution, and subsequent conservation in closely related species. qRT-PCR and expression analyses revealed distinct expression patterns of DoPMEs and DoPMEIs across different tissues and developmental stages, with relatively higher expression levels in roots, flowers, and perennial stems. This study provides a systematic analysis of the DoPME and DoPMEI gene families in D. officinale, offering a foundation for further functional studies and potential genetic resources for improving stress resistance and medicinal quality.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

闫宝坤,赵鹏达,田涵辰,等.铁皮石斛PME和PMEI基因家族鉴定及表达分析[J].植物遗传资源学报,2026,27(4):849-866.

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  • 收稿日期:2025-12-08
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  • 在线发布日期: 2026-04-16
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