吡咯啉-5-羧酸还原酶(P5CR)催化脯氨酸合成途径的最后一步反应,在植物逆境胁迫响应中起重要作用。采用生物信息学方法从木薯(Manihot esculenta Crantz)等45个已完成基因组测序的植物中共鉴定出54条P5CR序列,分析其在不同物种的分布和序列特征;用MEGA软件构建Neighbor-joining系统进化树;采用实时荧光定量PCR技术分析MeP5CR在不同组织和胁迫处理下的表达特性。P5CR在内含子长度上差别较大,而在氨基酸长度、外显子数目、等电点和分子量等方面差别不大。在大多数植物(如木薯)中,P5CR有且仅有1个拷贝,表明P5CR在进化上比较保守,且是单基因起源。然而,在某些植物(如大豆、苹果等)中存在2-3个拷贝,说明在物种进化的过程中P5CR发生了多次重复事件,并将它们归纳为3种进化模式。表达分析表明,MeP5CR在叶片、须根和储藏根中表达量最高,而在叶柄和茎中的表达量最低。MeP5CR表达量受低温胁迫诱导、但被干旱胁迫抑制。MeP5CR在转录水平参与木薯干旱和低温胁迫响应。