甘蓝型油菜BnACA家族的鉴定与<italic style="font-style: italic">BnaC08.ACA1</italic>的初步功能分析

刘翔; 张洁; 张宏昌; 黄镇; 李可琪

doi:10.19802/j.issn.1007-9084.2026349

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甘蓝型油菜BnACA家族的鉴定与BnaC08.ACA1的初步功能分析

特色专题·油菜耐旱耐盐碱机理解析与分子育种 | 更新时间：2026-11-03

- 甘蓝型油菜BnACA家族的鉴定与BnaC08.ACA1的初步功能分析
- Identification of the BnACA family and preliminary functional analysis of BnaC08.ACA1 in Brassica napus L.
- 中国油料作物学报 2026年48卷第5期页码：77-86
- 作者机构：
  
  西北农林科技大学农学院，陕西杨陵，712100
- 作者简介：
  
  刘翔（1996- ），男，博士，主要从事油菜抗旱育种，E-mail: liux@nwafu.edu.cn
  李可琪（1990- ），女，博士，副教授，主要从事油菜种质资源创新及品种选育，E-mail: likeqi1218@sina.com
- 基金信息：
  
  陕西省重点研发计划(2025NC-YBXM-003)
- DOI：10.19802/j.issn.1007-9084.2026349
  中图分类号： S565.4
- 收稿：2026-10-10，
  
  纸质出版：2026-10-25
- 稿件说明：
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刘翔,张洁,张宏昌等.甘蓝型油菜BnACA家族的鉴定与BnaC08.ACA1的初步功能分析[J].中国油料作物学报,2026,48(05):77-86.

LIU Xiang,ZHANG Jie,ZHANG Hong-chang,et al.Identification of the BnACA family and preliminary functional analysis of BnaC08.ACA1 in Brassica napus L.[J].Chinese Journal of Oil Crop Sciences,2026,48(05):77-86.
刘翔,张洁,张宏昌等.甘蓝型油菜BnACA家族的鉴定与BnaC08.ACA1的初步功能分析[J].中国油料作物学报,2026,48(05):77-86. DOI： 10.19802/j.issn.1007-9084.2026349.

LIU Xiang,ZHANG Jie,ZHANG Hong-chang,et al.Identification of the BnACA family and preliminary functional analysis of BnaC08.ACA1 in Brassica napus L.[J].Chinese Journal of Oil Crop Sciences,2026,48(05):77-86. DOI： 10.19802/j.issn.1007-9084.2026349.

摘要

碳酸酐酶（carbonic anhydrase，CA）是催化二氧化碳和水生成碳酸氢根与氢离子的关键酶，参与生物体内无机碳转运、pH稳态调节等多种生命过程。本研究对甘蓝型油菜基因组中α-碳酸酐酶基因家族（alpha carbonic anhydrase，ACA）成员进行了鉴定，共鉴定到25个

BnACA

基因，按照进化关系分为4个亚族，分布于16条染色体/染色体片段上。启动子序列分析结果表明，

BnACA

启动子区有大量激素响应、非生物胁迫相关的顺式作用元件。不同非生物胁迫下的表达量分析结果表明，

BnaC08.ACA1

表达受ABA、干旱、盐、高温胁迫的影响。为进一步研究

BnaC08.ACA1

的功能，本研究克隆了该基因并在拟南芥中异源过表达。抗旱性鉴定结果表明，过表达

BnaC08.ACA1

降低了拟南芥苗期的抗旱性，表明

BnaC08.ACA1

可能是干旱响应的负调控因子。

Abstract

Carbonic anhydrase (CA) is a key enzyme that catalyzes the reversible reaction of carbon dioxide and water to produce bicarbonate and hydrogen ions

participating in various biological processes such as inorganic car

bon transport and pH homeostasis in organisms. In this study

members of the alpha carbonic anhydrase (ACA) gene family were identified from the

Brassica napus

genome. A total of 25

BnACA

genes were identified

which were classified into four subfamilies based on phylogenetic relationships and distributed across 16 chromosomes/chromosome fragments. Promoter sequence analysis revealed that the

BnACAs

promoters contain abundant

cis

-acting elements associated with hormone responses and abiotic stresses. Expression profiling under different abiotic stresses showed that the expression of

BnaC08.ACA1

is affected by ABA

drought

salt

and heat stresses. To further investigate the function of

BnaC08.ACA1

this gene was cloned and heterologously overexpressed in

Arabidopsis thaliana

. Drought resistance assays demonstrated that overexpression of

BnaC08.ACA1

reduced drought resistance of

Arabidopsis

seedlings

indicating that

BnaC08.ACA1

might act as a negative regulator in drought response.

关键词

Keywords

references

Hu D D ， Jing J J ， Snowdon R J ， et al . Exploring the gene pool of Brassica napus by genomics-based approaches ［J］. Plant Biotechnol J ， 2021 ， 19 （ 9 ）： 1693 - 1712 . DOI： 10.1111/pbi.13636 http://dx.doi.org/10.1111/pbi.13636 .

Wang L M ， Jin X ， Li Q B ， et al . Comparative proteomics reveals that phosphorylation of β carbonic anhydrase 1 might be important for adaptation to drought stress in Brassica napus ［J］. Sci Rep ， 2016 ， 6 ： 39024 . DOI： 10.1038/srep39024 http://dx.doi.org/10.1038/srep39024 .

冯海棠，王汉中 . 新形势下的我国食用植物油供给安全对策［J］. 中国油料作物学报， 2024 ， 46 （ 2 ）： 221 - 227 . DOI： 10.19802/j.issn.1007-9084.2024021 http://dx.doi.org/10.19802/j.issn.1007-9084.2024021 .

Amiri-Oghan H ， Fotokian M H ， Javidfar F ， et al . Genetic analysis of grain yield， days to flowering and maturity in oilseed rape （ Brassica napus L.） using diallel crosses ［J］. Int J Plant Prod ， 2009 ， 3 （ 2 ）： 19 - 26 . DOI： doi：10.1111/j.1757-1707.2009.01012.x http://dx.doi.org/doi：10.1111/j.1757-1707.2009.01012.x .

Omidi H ， Tahmasebi Z ， Naghdi Badi H A ， et al . Fatty acid composition of canola （ Brassica napus L.）， as affected by agronomical， genotypic and environmental parameters ［J］. C R Biol ， 2010 ， 333 （ 3 ）： 248 - 254 . DOI： 10.1016/j.crvi.2009.10.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.crvi.2009.10.001 .

Wang J ， Mao L ， Li Y Y ， et al . Natural variation in BnaA9.NF-YA7 contributes to drought tolerance in Brassica napus L .［J］. Nat Commun ， 2024 ， 15 （ 1 ）： 2082 . DOI： 10.1038/s41467-024-46271-2 http://dx.doi.org/10.1038/s41467-024-46271-2 .

Gao S F ， Xu J S ， Song W ， et al . Overexpression of BnMYBL2-1 improves plant drought tolerance via the ABA-dependent pathway ［J］. Plant Physiol Biochem ， 2024 ， 207 ： 108293 . DOI： 10.1016/j.plaphy.2023.108293 http://dx.doi.org/10.1016/j.plaphy.2023.108293 .

Gupta A ， Rico-Medina A ， Caño-Delgado A I . The physiology of plant responses to drought ［J］. Science ， 2020 ， 368 （ 6488 ）： 266 - 269 . DOI： 10.1126/science.aaz7614 http://dx.doi.org/10.1126/science.aaz7614 .

杨海云，艾雪莹， Batool Maria ，等 . 油菜响应水分胁迫的生理机制及栽培调控措施研究进展［J］. 华中农业大学学报， 2021 ， 40 （ 2 ）： 6 - 16 . DOI： 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2021.02.002 http://dx.doi.org/10.13300/j.cnki.hnlkxb.2021.02.002 .

朱波，徐绮雯，马淑敏，等 . 干旱胁迫下施钾水平对油菜生长特性、籽粒品质和钾素利用的影响［J］. 植物营养与肥料学报， 2021 ， 27 （ 6 ）： 1016 - 1026 . DOI： 10.11674/zwyf.20561 http://dx.doi.org/10.11674/zwyf.20561 .

Alber B E ， Ferry J G . A carbonic anhydrase from the archaeon Methanosarcina thermophila ［J］. Proc Natl Acad Sci U S A ， 1994 ， 91 （ 15 ）： 6909 - 6913 . DOI： 10.1073/pnas.91.15.6909 http://dx.doi.org/10.1073/pnas.91.15.6909 .

Wang L ， Liang J ， Zhou Y ， et al . Molecular characterization of carbonic anhydrase genes in Lotus japonicus and their potential roles in symbiotic nitrogen fixation ［J］. Int J Mol Sci ， 2021 ， 22 （ 15 ）： 7766 . DOI： 10.3390/ijms22157766 http://dx.doi.org/10.3390/ijms22157766 .

DiMario R J ， Machingura M C ， Waldrop G L ， et al . The many types of carbonic anhydrases in photosynthetic organisms ［J］. Plant Sci ， 2018 ， 268 ： 11 - 17 . DOI： 10.1016/j.plantsci.2017.12.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.plantsci.2017.12.002 .

Supuran C T . Carbonic anhydrases： novel therapeutic applications for inhibitors and activators ［J］. Nat Rev Drug Discov ， 2008 ， 7 （ 2 ）： 168 - 181 . DOI： 10.1038/nrd2467 http://dx.doi.org/10.1038/nrd2467 .

Nadeeva E M ， Ignatova L K ， Rudenko N N ， et al . Features of photosynthesis in Arabidopsis thaliana plants with knocked out gene of alpha carbonic anhydrase 2 ［J］. Plants ， 2023 ， 12 （ 9 ）： 1763 . DOI： 10.3390/plants12091763 http://dx.doi.org/10.3390/plants12091763 .

Villarejo A ， Burén S ， Larsson S ， et al . Evidence for a protein transported through the secretory pathway en route to the higher plant chloroplast ［J］. Nat Cell Biol ， 2005 ， 7 （ 12 ）： 1224 - 1231 . DOI： 10.1038/ncb1330 http://dx.doi.org/10.1038/ncb1330 .

Fenner N ， Freeman C . Drought-induced carbon loss in peatlands ［J］. Nat Geosci ， 2011 ， 4 （ 12 ）： 895 - 900 . DOI： 10.1038/ngeo1323 http://dx.doi.org/10.1038/ngeo1323 .

Raines C ， Cavanagh A P ， Afamefule C ， et al . Instant insights： optimising photosynthesis in crops ［M］. Burleigh Dodds Science Publishing ， 2023 .

Caruso G ， Cavaliere C ， Foglia P ， et al . Analysis of drought responsive proteins in wheat （ Triticum durum ） by 2D-PAGE and MALDI-TOF mass spectrometry ［J］. Plant Sci ， 2009 ， 177 （ 6 ）： 570 - 576 . DOI： 10.1016/j.plantsci.2009.08.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.plantsci.2009.08.007 .

Kaul T ， Reddy P S ， Mahanty S ， et al . Biochemical and molecular characterization of stress-induced β-carbonic anhydrase from a C 4 plant， Pennisetum glaucum ［J］. J Plant Physiol ， 2011 ， 168 （ 6 ）： 601 - 610 . DOI： 10.1016/j.jplph.2010.08.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.jplph.2010.08.007 .

Sun R R ， Wang Y Y ， Zhu R H ， et al . Genome-wide identification of CA genes in cotton and the functional analysis of GhαCA4-D， GhβCA6-D and GhγCA2-D in response to drought and salt stresses ［J］. Int J Biol Macromol ， 2025 ， 304 ： 140872 . DOI： 10.1016/j.ijbiomac.2025.140872 http://dx.doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.140872 .

Chen C J ， Wu Y ， Li J W ， et al . TBtools-II： a “one for all， all for one” bioinformatics platform for biological big-data mining ［J］. Mol Plant ， 2023 ， 16 （ 11 ）： 1733 - 1742 . DOI： 10.1016/j.molp.2023.09.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.molp.2023.09.010 .

Capasso C ， Supuran C T . Introduction to carbonic anhydrase ［M］// Carbonic Anhydrase Inhibitors . Cham ： Springer ， 2026 ： 1 - 15 . DOI： 10.1007/978-3-032-23172-7_1 http://dx.doi.org/10.1007/978-3-032-23172-7_1 .

DiMario R J ， Clayton H ， Mukherjee A ， et al . Plant carbonic anhydrases： structures， locations， evolution， and physiological roles ［J］. Mol Plant ， 2017 ， 10 （ 1 ）： 30 - 46 . DOI： 10.1016/j.molp.2016.09.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.molp.2016.09.001 .

Fedorchuk T P ， Kireeva I A ， Opanasenko V K ， et al . Alpha carbonic anhydrase 5 mediates stimulation of ATP synthesis by bicarbonate in isolated Arabidopsis thylakoids ［J］. Front Plant Sci ， 2021 ， 12 ： 662082 . DOI： 10.3389/fpls.2021.662082 http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2021.662082 .

Moroney J V ， Ma Y B ， Frey W D ， et al . The carbonic anhydrase isoforms of Chlamydomonas reinhardtii ： intracellular location， expression， and physiological roles ［J］. Photosynth Res ， 2011 ， 109 （ 1 ）： 133 - 149 . DOI： 10.1007/s11120-011-9635-3 http://dx.doi.org/10.1007/s11120-011-9635-3 .

Fabre N ， Reiter I M ， Becuwe-Linka N ， et al . Characterization and expression analysis of genes encoding alpha and beta carbonic anhydrases in Arabidopsis ［J］. Plant Cell Environ ， 2007 ， 30 （ 5 ）： 617 - 629 . DOI： 10.1111/j.1365-3040.2007.01651.x http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-3040.2007.01651.x .

Langella E ， Di Fiore A ， Alterio V ， et al . α-CAs from photosynthetic organisms ［J］. Int J Mol Sci ， 2022 ， 23 （ 19 ）： 12045 . DOI： 10.3390/ijms231912045 http://dx.doi.org/10.3390/ijms231912045 .

Gao Y ， Zhao C . Genome-wide identification， structural features and single-cell expression atlas of the carbonic anhydrase gene family in maize （ Zea mays L.）［J］. bioRxiv ， 2025 ， doi： https：//doi.org/10.1101/2025.09.21.677582 http://dx.doi.org/https：//doi.org/10.1101/2025.09.21.677582 .

Rudenko N N ， Ignatova L K ， Nadeeva-Zhurikova E M ， et al . Advances in understanding the physiological role and locations of carbonic anhydrases in C 3 plant cells ［J］. Protoplasma ， 2021 ， 258 （ 2 ）： 249 - 262 . DOI： 10.1007/s00709-020-01566-1 http://dx.doi.org/10.1007/s00709-020-01566-1 .

孙润润，李佳慧，曹媛媛，等 . 碳酸酐酶 GhαCA3-D 调控陆地棉干旱胁迫的初步功能分析［J］. 西南农业学报， 2026 ， 39 （ 5 ）： 1054 - 1063 . DOI： 10.16213/j.cnki.scjas.2026.5.012 http://dx.doi.org/10.16213/j.cnki.scjas.2026.5.012 .

Rudenko N N ， Ruppert M Y ， Ignatova L K ， et al . Features of pho tosynthesis in Arabidopsis thaliana plants with knocked out genes encoding chloroplast carbonic anhydrases αCA1 and βCA1 ［J］. Biochemistry Moscow ， 2025 ， 90 （ 7 ）： 894 - 910 . DOI： 10.1134/s0006297925600954 http://dx.doi.org/10.1134/s0006297925600954 .

Jiao Q ， Xin L ， Bai H ， et al . Heterologous expression of α-AtCAH1 improves resistance to drought stress and increases tuber yield in potato （ Solanum tuberosum L.）［J］. Plant Biol J ， 2026 ， 28 （ 1 ）： 91 - 101 . DOI： 10.1111/plb.70141 http://dx.doi.org/10.1111/plb.70141 .

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