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桃树在我国分布广泛,部分南方桃园面临着酸性土壤造成的铝胁迫,而且山东胶东地区也存在着此现象,另外部分北方桃园面临着盐胁迫的危害。果胶在植物响应胁迫过程中具有重要作用,PME是对果胶发生催化作用的第一个关键酶,PMEI通过与PME形成1∶1复合物可抑制PME的脱甲酯化作用。因此PME和PMEI通过改变果胶的结构参与植物的非生物胁迫过程。本研究以桃树为试验材料,鉴定了桃基因组中PpPME和PpPMEI基因家族,对桃树幼苗进行铝胁迫和盐胁迫处理,测定了幼苗对胁迫的生理响应及PpPME和PpPMEI基因家族成员在短期胁迫过程中的表达情况。主要研究结果如下: (1)利用PME和PMEI基因家族蛋白序列保守结构域隐马氏模型(HMM,Hidden Markov Model),包括PF01095结构域(PME domain)和PF04043结构域(PMEI domain),从桃基因组数据库检索得到69个PpPME基因家族成员和30个PpPMEI基因家族成员。结果表明,69个PpPME基因家族成员根据亲缘关系可以分为Ⅰ、Ⅱ两大类,Ⅰ组只具有PME保守结构域,共有31基因,Ⅱ组具有PME和ProPME两种保守结构域,共有38个基因,Ⅱ组基因按着亲缘关系进一步被分为3个分支。30个PpPMEI基因家族成员根据亲缘关系被分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组。 (2)桃PpPME和PpPMEI基因家族成员在不同组织中(叶、花、果、根)的表达模式相似,PpPME和PpPMEI基因在花和根中表达水平较高,在叶中表达量较低。在花组织中9个PpPME基因表达水平较高,根组织中6个PpPME基因的表达量较高。4个PpPMEI基因在花中的表达量较高,3个PpPMEI基因在根中表达量较高,另外有2个基因(PpPMEI19、PpPMEI27)在果实中表达水平较高。这些在不同组织中表达水平高的基因可能参与调控桃树组织的生长发育等生理过程。 (3)10mMol·L-1铝离子胁迫下桃幼苗根的伸长和株高生长均受抑制,短期内抗氧化酶系统发生变化,CAT、POD、SOD活性在根和叶中均明显升高,MDA含量在根中增加,在叶中变化不显著。根中PME活性显著升高,果胶酶活性呈现先降低后升高的变化,但果胶含量的变化较小。叶中PME活性、果胶酶活性和果胶含量在短期铝胁迫过程中均无明显变化。荧光定量结果显示,铝胁迫下PpPME62在根和叶中均维持较高表达水平。PpPME21在叶中表达量较高,PpPMEI25在根中明显被诱导表达,推测PpPME62和PpPMEI25等基因可能在铝胁迫过程中发挥作用,可作为响应铝胁迫的候选基因进一步研究。 (4)桃树幼苗在盐胁迫条件下,CAT、POD、SOD活性和MDA含量在根和叶均显著增加。根和叶中PME活性、果胶酶活性和果胶含量的变化同铝胁迫条件下相似,可能它们对铝和盐胁迫的响应机制具有一定的相似性。荧光定量表达分析,分别筛选出盐胁迫诱导的PpPME39和PpPMEI25等表达差异基因,为后续研究PpPME和PpPMEI基因家族成员在桃树盐胁迫响过程的作用提供了参考。