Abstract Lipoxygenases (LOXs; EC1.13.11.12) are widely involved in plant growth, development, maturation, senescence and stress resistance. LOXs have been studied in many crop species but not in Tartary buckwheat [Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn.]. This study aimed to systematically identify and analyze LOX genes in Tartary buckwheat. Eight LOX genes, which were unevenly distributed on five chromosomes, were identified in the Pinu1 Genome database. The data indicated that during long evolution, FtLOX genes were subjected to purifying selection. The conservation of motifs within the 9-LOX and 13-LOX subfamilies supported the results of phylogenetic analyses. All FtLOX proteins contained the LOX family-specific His-(X)4-His-(X)4-His-(X)17-His-(X)8-His motif, suggesting that this motif is essential for protein function. Analyses of physical and chemical properties showed that FtLOX6 might function under both acidic and alkaline conditions. The FtLOX gene promoters contained many light-responsive elements, and transcriptome data further suggested their roles in growth regulation and the response to light. Quantitative real-time polymerase chain reaction analysis of expression differences in plants exposed to different wavelengths of light confirmed that FtLOX1 and FtLOX4–7 could respond to light. Genes co-expressed with FtLOX genes were involved in the photoreaction-related pathway. This study provides a basis for further functional research in order to better understand the biological role of individual LOX gene in Tartary buckwheat.

中文翻译：

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苦荞脂肪氧化酶基因全基因组鉴定及表达分析

摘要 脂氧合酶（LOXs；EC1.13.11.12）广泛参与植物的生长、发育、成熟、衰老和抗逆性。已在许多作物物种中研究了 LOX，但尚未在苦荞 [Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn.] 中进行研究。本研究旨在系统地鉴定和分析苦荞中的LOX基因。在 Pinu1 基因组数据库中确定了八个 LOX 基因，它们在五个染色体上分布不均。数据表明，在漫长的进化过程中，FtLOX 基因经历了纯化选择。9-LOX 和 13-LOX 亚家族中基序的保守性支持了系统发育分析的结果。所有 FtLOX 蛋白都含有 LOX 家族特有的 His-(X)4-His-(X)4-His-(X)17-His-(X)8-His 基序，表明该基序对蛋白质功能至关重要。理化性质分析表明，FtLOX6 可能在酸性和碱性条件下发挥作用。FtLOX 基因启动子包含许多光响应元件，转录组数据进一步表明它们在生长调节和光响应中的作用。对暴露于不同波长光的植物表达差异的定量实时聚合酶链反应分析证实 FtLOX1 和 FtLOX4-7 可以对光作出反应。与 FtLOX 基因共表达的基因参与光反应相关途径。该研究为进一步的功能研究提供了基础，以更好地了解苦荞中单个LOX基因的生物学作用。FtLOX 基因启动子包含许多光响应元件，转录组数据进一步表明它们在生长调节和光响应中的作用。对暴露于不同波长光的植物表达差异的定量实时聚合酶链反应分析证实 FtLOX1 和 FtLOX4-7 可以对光作出反应。与 FtLOX 基因共表达的基因参与光反应相关途径。该研究为进一步的功能研究提供了基础，以更好地了解苦荞中单个LOX基因的生物学作用。FtLOX 基因启动子包含许多光响应元件，转录组数据进一步表明它们在生长调节和光响应中的作用。对暴露于不同波长光的植物表达差异的定量实时聚合酶链反应分析证实 FtLOX1 和 FtLOX4-7 可以对光作出反应。与 FtLOX 基因共表达的基因参与光反应相关途径。该研究为进一步的功能研究提供了基础，以更好地了解苦荞中单个LOX基因的生物学作用。对暴露于不同波长光的植物表达差异的定量实时聚合酶链反应分析证实 FtLOX1 和 FtLOX4-7 可以对光作出反应。与 FtLOX 基因共表达的基因参与光反应相关途径。该研究为进一步的功能研究提供了基础，以更好地了解苦荞中单个LOX基因的生物学作用。对暴露于不同波长光的植物表达差异的定量实时聚合酶链反应分析证实 FtLOX1 和 FtLOX4-7 可以对光作出反应。与 FtLOX 基因共表达的基因参与光反应相关途径。该研究为进一步的功能研究提供了基础，以更好地了解苦荞中单个LOX基因的生物学作用。