藜麥ZF-HD轉(zhuǎn)錄因子的全基因組鑒定及其對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)分析

1、PAGE 16 -藜麥ZF-HD轉(zhuǎn)錄因子的全基因組鑒定及其對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)分析摘要：以藜麥的高質(zhì)量基因組為參考，對(duì)藜麥鋅指同源異型結(jié)構(gòu)域（ZF-HD）轉(zhuǎn)錄因子基因CqZF-HD進(jìn)行全基因組鑒定，并利用生物信息學(xué)方法對(duì)其編碼的蛋白質(zhì)理化性質(zhì)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、亞細(xì)胞定位、保守結(jié)構(gòu)域以及基因結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系進(jìn)行了分析。同時(shí)，利用前期轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果分析了CqZF-HD家族基因在鹽脅迫下的表達(dá)模式。結(jié)果表明，在藜麥中共鑒定出21個(gè)ZF-HD轉(zhuǎn)錄因子，大部分定位在細(xì)胞質(zhì)，二級(jí)結(jié)構(gòu)以無(wú)規(guī)則卷曲為主，氨基酸序列長(zhǎng)度68284aa，相對(duì)分子質(zhì)量7.5410330.20103，理論等電點(diǎn)6.019.54;每個(gè)ZF-HD

2、蛋白都含有ZF或HD保守結(jié)構(gòu)域，系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)將其劃分為5個(gè)亞家族。鹽處理下表達(dá)分析結(jié)果顯示，11個(gè)CqZF-HD基因響應(yīng)藜麥鹽脅迫，其中8個(gè)基因呈上調(diào)表達(dá)，3個(gè)基因呈下調(diào)表達(dá)，說(shuō)明ZF-HD家族基因在參與藜麥鹽脅迫中發(fā)揮著不同的作用。關(guān)鍵詞：藜麥;鋅指同源異型結(jié)構(gòu)域（ZF-HD）;全基因組;鹽脅迫;基因表達(dá)中圖分類(lèi)號(hào)：S512.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-4440（2022）02-0304-08Genome-wideidentificationofZF-HDtranscriptionfactorsandexpressionanalysisofresponsetosaltstressinq

3、uinoaSHIPi-biao，WANGDe-ling，JIANGRun-zhi，LIBin，YANJun，F(xiàn)ANGDi，YANKai-xuan，GUMin-fengAbstract：Zincfinger-homeodomain（ZF-HD）proteinsareplant-specifictranscriptionfactorsthatplayimportantrolesinplantgrowth，developmentandvariousstressresponses.Inthisstudy，theCqZF-HDgenewasidentifiedatgenome-widelevelwith

4、thehigh-qualityquinoagenomeasareference.Thephysicochemicalproperties，secondarystructure，subcellularlocalizationandconserveddomainsofCqZF-HDs，phylogeneticrelationshipandgenestructurewereanalyzedbybioinformaticsmethod.Meanwhile，theexpressionpatternofCqZF-HDfamilygenesundersaltstresswasalsoanalyzedbypr

5、eliminarytranscriptomesequencingresults.Theresultsshowedthat21ZF-HDtranscriptionfactorswereidentifiedinquinoa，mostofwhichwerelocatedinthecytoplasm，thesecondarystructurewasdominatedbyrandomcoils，aminoacidsequencelengthwas68-284aa，relativemolecularweightwas7.54103-30.20103，andtheoreticalisoelectricpoi

6、ntwas6.01-9.54.AlloftheZF-HDsweredividedintofivesubfamiliesbyphylogenetictreeanalysis，andeachmembercontainedconserveddomainsZForHD.Theexpressionanalysisundersalttreatmentshowedthat11CqZF-HDsrespondedtosaltstressinquinoa，eightgeneswereup-regulated，andthreegenesweredown-regulated.Inconclusion，ZF-HDfam

7、ilygenesplaydifferentrolesinresponsetosaltstressinquinoa.Keywords：quinoa;zincfinger-homeodomain（ZF-HD）;genome-wide;saltstress;geneexpression鋅指同源異型結(jié)構(gòu)域（ZF-HD）蛋白是植物所特有的一類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子，在植物生長(zhǎng)發(fā)育和各種脅迫反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用1-2。ZF-HD轉(zhuǎn)錄因子的氨基酸序列中具有保守的HD結(jié)構(gòu)域（Homeodomain）和C2H2型ZF結(jié)構(gòu)域（C2H2-typezincfingerdomain）3-4。HD結(jié)構(gòu)域是一種特征明確的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域

8、，通過(guò)與DNA結(jié)合調(diào)控靶基因的表達(dá)水平，從而參與植物的生長(zhǎng)發(fā)育5。ZF結(jié)構(gòu)域廣泛存在于調(diào)控蛋白中，并與DNA結(jié)合和蛋白質(zhì)互作，在植物抵御脅迫反應(yīng)中起著重要作用6-7。ZF-HD蛋白通常以一種核心序列ATTA與特異性DNA序列結(jié)合，形成同型二聚體或異型二聚體1。ZF-HD家族可分為ZHD和MIF（Minizincfinger）2個(gè)亞家族，其中MIF基因編碼ZF-HD蛋白的ZF結(jié)構(gòu)域，并不編碼HD結(jié)構(gòu)域3。在黃頂菊中首次發(fā)現(xiàn)ZF-HD蛋白，可能是編碼C4磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的調(diào)控因子8。隨后，在擬南芥1、水稻9、番茄10、大白菜4、棉花11和苦蕎12等植物中也發(fā)現(xiàn)了ZF-HD基因，并對(duì)其進(jìn)行

9、了基因家族鑒定及功能分析。擬南芥中有17個(gè)ZF-HD成員，它們作為轉(zhuǎn)錄因子，具有獨(dú)特的生理特性，在花的發(fā)育中起著非常重要的作用3。AtZHD1能夠與ERD1（EARLYRESPONSETODEHYDRATIONSTRESS1）啟動(dòng)子特異性結(jié)合，并且其表達(dá)受干旱、鹽和脫落酸（ABA）處理誘導(dǎo)，NAC和AtZHD1的過(guò)表達(dá)增強(qiáng)了擬南芥的耐旱性13。AtHB33受ARF2（Auxinresponsefactor2）負(fù)調(diào)控，是種子萌發(fā)和主根生長(zhǎng)所必需的14。OsZHD1和OsZHD2通過(guò)調(diào)控鱗狀細(xì)胞的數(shù)量和排列方式而引起水稻葉片卷曲15;OsZHD2的過(guò)表達(dá)不僅能促進(jìn)根的生長(zhǎng)，還能增加水稻產(chǎn)量16。干

10、旱、NaCl和低溫處理對(duì)番茄SlZHD18基因具有明顯的誘導(dǎo)作用，而熱脅迫對(duì)其沒(méi)有明顯誘導(dǎo)作用10。在響應(yīng)干旱脅迫和高鹽脅迫時(shí)，葡萄VvZHD基因呈上調(diào)表達(dá)17。因此，ZF-HD基因不僅在植物的各個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段發(fā)揮著一定的作用，還參與了植物對(duì)鹽分等逆境脅迫的響應(yīng)。藜麥?zhǔn)且环N新型全營(yíng)養(yǎng)作物，也是未來(lái)最具潛力的農(nóng)作物之一。然而，關(guān)于藜麥ZF-HD基因的研究至今尚未見(jiàn)報(bào)道。隨著藜麥基因組的公布18，使得在全基因組范圍內(nèi)分析藜麥ZF-HD基因家族成為可能。本研究以現(xiàn)有的藜麥基因組信息為基礎(chǔ)，借助生物信息學(xué)手段對(duì)藜麥ZF-HD基因家族進(jìn)行全基因組鑒定，并對(duì)其基因結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系以及ZF-HD蛋白的理化

11、性質(zhì)和保守結(jié)構(gòu)域等進(jìn)行分析，同時(shí)利用轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)探究其在鹽脅迫下的表達(dá)情況，為進(jìn)一步解析ZF-HD基因家族與藜麥耐鹽性的關(guān)系及其抗性遺傳改良奠定基礎(chǔ)。1材料與方法1.1藜麥ZF-HD基因家族的鑒定和藜麥ZF-HD蛋白理化性質(zhì)分析從植物轉(zhuǎn)錄因子數(shù)據(jù)庫(kù)PlantTFDB（http：/）下載擬南芥AtZF-HD轉(zhuǎn)錄因子的氨基酸序列，并在藜麥基因組數(shù)據(jù)庫(kù)Chenopodiumquinoav1.0（https：/pz/portal.html#！info？alias=Org_Cquinoa_er）進(jìn)行Blastp比對(duì)，設(shè)置E-value為1e-5。在Pfam（http：/）和CDD（https：/./cdd

12、）上在線分析候選CqZF-HD蛋白的保守結(jié)構(gòu)域，去除編碼不完整蛋白質(zhì)和不含ZF或HD結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)，最終得到藜麥ZF-HD轉(zhuǎn)錄因子家族所有成員。利用ExPasy網(wǎng)站（http：/tool.html）分析藜麥ZF-HD蛋白家族的氨基酸序列長(zhǎng)度、相對(duì)分子質(zhì)量和理論等電點(diǎn)。1.2藜麥ZF-HD蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)和亞細(xì)胞定位利用在線網(wǎng)站GORIV（https：/npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl？page=npsa_gor4.html）分析藜麥ZF-HD蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)特征。使用PSORT（http：/psort1.hgc.jp/form.html）對(duì)ZF-

13、HD蛋白進(jìn)行亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)。1.3藜麥ZF-HD基因家族的基因結(jié)構(gòu)和藜麥ZF-HD蛋白保守結(jié)構(gòu)域分析根據(jù)藜麥ZF-HD基因的基因組序列和編碼序列，確定基因的外顯子和內(nèi)含子起止位置，并利用在線軟件GSDS2.0（http：/）繪制基因結(jié)構(gòu)圖。經(jīng)CDD分析得到藜麥ZF-HD蛋白保守結(jié)構(gòu)域的氨基酸序列起始位點(diǎn)，利用IBS1.0軟件19將保守結(jié)構(gòu)域位置進(jìn)行可視化顯示，再使用ClustalX2.0軟件20對(duì)保守結(jié)構(gòu)域氨基酸序列進(jìn)行多重比對(duì)。1.4ZF-HD基因家族的系統(tǒng)進(jìn)化分析利用MEGA5.021內(nèi)置軟件ClustalW對(duì)藜麥（21個(gè)）和擬南芥（17個(gè)）ZF-HD蛋白的氨基酸序列進(jìn)行多重比對(duì)，再利用M

14、EGA5.0軟件對(duì)比對(duì)結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系分析，用鄰接法（Neighbor-Joining，NJ）構(gòu)建無(wú)根進(jìn)化樹(shù)，bootstrap重復(fù)次數(shù)設(shè)置為1000次。1.5鹽脅迫下藜麥ZF-HD基因的表達(dá)分析利用本課題組已經(jīng)完成的藜麥高通量測(cè)序轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，分析藜麥ZF-HD基因家族在鹽脅迫下的表達(dá)模式。用3%的雙氧水對(duì)供試藜麥品種37TES的種子進(jìn)行表面消毒1min，然后用無(wú)菌水將種子沖洗干凈，在光周期為16h光照/8h黑暗的28恒溫光照培養(yǎng)箱進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。培養(yǎng)7d后，將長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗轉(zhuǎn)移到Hoagland營(yíng)養(yǎng)液22中進(jìn)行水培，繼續(xù)培養(yǎng)28d。然后進(jìn)行300mmol/LNaCl處理，分別在0h、0.5

15、h、2.0h和24.0h時(shí)取根部，用于轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和qRT-PCR驗(yàn)證，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。藜麥ZF-HD基因家族成員的轉(zhuǎn)錄組表達(dá)量經(jīng)logx2均一化處理，使用HemI軟件23繪制鹽脅迫下轉(zhuǎn)錄組基因表達(dá)圖譜。2結(jié)果與分析2.1藜麥ZF-HD基因家族的全基因組鑒定與特征分析以擬南芥AtZF-HD基因編碼的蛋白質(zhì)氨基酸序列為查詢對(duì)象，在藜麥全基因組數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行Blastp比對(duì)，得到23個(gè)具有編碼ZF或HD結(jié)構(gòu)域的CqZF-HD基因，其中有2個(gè)CqZF-HD編碼不完整蛋白質(zhì)，最終鑒定出21個(gè)藜麥ZF-HD基因家族成員，分布在16條scaffold上（表1）。理化性質(zhì)分析結(jié)果表明，不同ZF-HD蛋白氨基酸

16、序列的長(zhǎng)度差異較大，其中AUR62022438最小，為68aa，AUR62022022最大，為284aa。除AUR62027182和AUR62044191因蛋白質(zhì)氨基酸序列含有幾個(gè)連續(xù)未定義的氨基酸而無(wú)法計(jì)算其相對(duì)分子質(zhì)量和等電點(diǎn)（pI）外，其余19個(gè)ZF-HD蛋白的相對(duì)分子質(zhì)量為7.5410330.20103，pI為6.019.54。pI小于7的只有AUR62022438（6.68）和AUR62039796（6.01），為酸性蛋白質(zhì)，其他ZF-HD的pI均大于7，為堿性蛋白質(zhì)。2.2藜麥ZF-HD蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)和亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)藜麥ZF-HD基因編碼的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)主要包括-螺旋、延伸鏈和無(wú)規(guī)

17、則卷曲，均不含-折疊，其中AUR62022682、AUR62022414、AUR62022438、AUR62039796、AUR62028772和AUR62022926也沒(méi)有-螺旋結(jié)構(gòu)（表2）。大部分ZF-HD成員的二級(jí)結(jié)構(gòu)成分中，無(wú)規(guī)則卷曲占比最高，其次是延伸鏈，-螺旋占比相對(duì)較少。亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，14個(gè)ZF-HD成員定位于細(xì)胞質(zhì)，3個(gè)成員定位于細(xì)胞核，3個(gè)成員定位于線粒體基質(zhì)，1個(gè)成員定位于葉綠體基質(zhì)，說(shuō)明它們可能調(diào)控著植物不同的生物學(xué)過(guò)程。2.3ZF-HD基因家族的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系分析為更好地了解藜麥ZF-HD基因家族成員之間的同源性關(guān)系，將17個(gè)擬南芥AtZF-HD基因與21個(gè)藜麥

18、CqZF-HD基因編碼的蛋白質(zhì)氨基酸序列進(jìn)行多重比對(duì)并構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)（圖1）。聚類(lèi)分析結(jié)果顯示，38個(gè)ZF-HD轉(zhuǎn)錄因子可以劃分為5個(gè)亞家族：MIF、ZHD、ZHD、ZHD和ZHD，位于不同亞家族的蛋白質(zhì)可能發(fā)揮著不同的生物學(xué)作用。藜麥的ZF-HD基因在MIF亞家族數(shù)目較多，為12個(gè)，在ZHD存在4個(gè)，在ZHD和ZHD均含2個(gè)，在ZHD只存在1個(gè)，即AUR62000606。藜麥的AUR62022575和AUR62022062與擬南芥的AT2G18350和AT1G75240處于同一分支，說(shuō)明它們的親緣關(guān)系較近，可能具有類(lèi)似的功能。2.4藜麥ZF-HD基因結(jié)構(gòu)特征分析基因結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明，藜麥ZF

19、-HD基因家族的基因結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，均不含非翻譯區(qū)，但不同成員間也存在一定差異（圖2）。其中，13個(gè)基因只有1個(gè)外顯子，沒(méi)有內(nèi)含子;7個(gè)基因具有2個(gè)外顯子和1個(gè)內(nèi)含子;1個(gè)基因（AUR62027182）具有4個(gè)外顯子和3個(gè)內(nèi)含子。AUR62022022和AUR62027848同屬ZHD亞家族，有著相同的基因結(jié)構(gòu)和相似的CDS長(zhǎng)度，但因內(nèi)含子長(zhǎng)度差別較大使其基因全長(zhǎng)存在顯著差異。為進(jìn)一步研究藜麥ZF-HD蛋白的特征區(qū)域，在CDD網(wǎng)站上對(duì)其進(jìn)行保守結(jié)構(gòu)域分析，結(jié)果表明21個(gè)ZF-HD蛋白均含有ZF或HD結(jié)構(gòu)域，但這2個(gè)結(jié)構(gòu)域在各個(gè)亞家族成員的分布有所不同（圖3）。MIF亞家族所有成員HD結(jié)構(gòu)域缺失，

20、均只含有1個(gè)ZF結(jié)構(gòu)域，并且同源基因?qū)幋a蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)量和結(jié)構(gòu)域位置都具有較高的相似性;ZHD亞家族中除AUR62044191只含有1個(gè)ZF結(jié)構(gòu)域外，其他3個(gè)成員都含有ZF和HD結(jié)構(gòu)域;ZHD和ZHD的成員都含有ZF和HD結(jié)構(gòu)域;ZHD的2個(gè)成員的保守結(jié)構(gòu)域均位于蛋白質(zhì)的N端，AUR62039796只含有1個(gè)HD結(jié)構(gòu)域，而AUR62028772只含有1個(gè)ZF結(jié)構(gòu)域。對(duì)藜麥ZF-HD蛋白保守結(jié)構(gòu)域氨基酸序列進(jìn)行多重比對(duì)，發(fā)現(xiàn)ZF結(jié)構(gòu)域由3155個(gè)氨基酸組成，HD結(jié)構(gòu)域由3158個(gè)氨基酸組成，并且它們都有多個(gè)保守的氨基酸位點(diǎn)，HD結(jié)構(gòu)域在藜麥ZF-HD家族中的保守性比ZF結(jié)構(gòu)域更強(qiáng)（圖4）。保

21、守區(qū)域可能通過(guò)與其他DNA結(jié)合或互作，從而導(dǎo)致ZF-HD轉(zhuǎn)錄因子的功能多樣性。2.5藜麥ZF-HD家族基因在鹽脅迫下的表達(dá)模式分析為挖掘藜麥耐鹽相關(guān)ZF-HD基因，提供藜麥耐鹽遺傳改良基因資源，利用課題組前期完成的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，對(duì)ZF-HD家族基因在鹽脅迫下的表達(dá)模式進(jìn)行分析。結(jié)果如圖5所示，藜麥ZF-HD家族基因在鹽脅迫處理后的表達(dá)模式存在差異，其中10個(gè)基因表達(dá)量未發(fā)生變化，即不參與對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)，11個(gè)基因表達(dá)量在不同處理時(shí)間發(fā)生不同程度的變化。與對(duì)照（0h）相比，AUR62027848、AUR62022414和AUR62028772基因在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)都呈上調(diào)表達(dá)，而AUR62022062、

22、AUR62000606和AUR62023917則呈下調(diào)表達(dá)。鹽脅迫0.5h時(shí)，AUR62022022和AUR62022575的表達(dá)量上調(diào)至最高值，在2.0h和24.0h時(shí)表達(dá)量有所下降并明顯低于對(duì)照，說(shuō)明這2個(gè)基因可能迅速響應(yīng)早期鹽脅迫。鹽脅迫下AUR62022682的表達(dá)量呈先降低后升高再降低的趨勢(shì)，在2.0h時(shí)達(dá)到最高峰;AUR62039798和AUR62039796的表達(dá)量呈先降低后上升的趨勢(shì)，在24.0h達(dá)到最大值。為驗(yàn)證轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的可靠性，課題組已對(duì)用于測(cè)序的樣品進(jìn)行了qRT-PCR分析（圖6），結(jié)果表明兩者具有很強(qiáng)的相關(guān)性（R2=0.7973），證明RNA-seq表達(dá)數(shù)據(jù)是可靠的2

23、4。同時(shí)，ZF-HD家族基因在鹽脅迫下呈現(xiàn)出的不同表達(dá)模式也說(shuō)明它們?cè)谵见滬}響應(yīng)過(guò)程中可能發(fā)揮著不同的作用。3討論土壤鹽分是干旱半干旱地區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主要非生物脅迫之一，嚴(yán)重影響種子萌發(fā)、植物生長(zhǎng)發(fā)育和作物產(chǎn)量25-26。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有8108hm2的土地（占世界土地總面積的6.5%）受到鹽脅迫的危害27。為了適應(yīng)鹽脅迫，植物進(jìn)化出了一系列的響應(yīng)機(jī)制來(lái)提高其耐鹽性，包括復(fù)雜的生理特性、代謝和信號(hào)通路以及分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)等。隨著植物基因組測(cè)序的完成及全基因組數(shù)據(jù)庫(kù)的公布，越來(lái)越多的耐鹽基因被挖掘出來(lái)，其中鑒定和分析植物基因家族就是挖掘關(guān)鍵功能基因的一種有效手段。植物特異性ZF-HD基因編碼一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子家

24、族，該家族存在于陸生植物的主要類(lèi)群中，包括維管植物和非維管植物，但在原核生物、綠藻和真菌中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。ZF-HD基因家族參與多種過(guò)程，包括植物發(fā)育和生理過(guò)程，以及對(duì)生物脅迫和非生物脅迫的抗性。目前，在擬南芥、水稻、玉米和棉花等多種植物中均已鑒定出ZF-HD基因家族，但關(guān)于藜麥ZF-HD基因家族的研究至今尚未見(jiàn)報(bào)道。在本研究中，我們鑒定并分析了藜麥ZF-HD基因的全基因組及其在鹽脅迫反應(yīng)中的表達(dá)。在藜麥ZF-HD基因家族中共鑒定出21個(gè)成員，其數(shù)量要多于模式植物擬南芥（17）和水稻（15），可能是因?yàn)榛蚪M復(fù)制事件導(dǎo)致了異源四倍體物種藜麥ZF-HD基因的擴(kuò)增。21個(gè)ZF-HD基因不均勻地分布在藜麥

25、16條scaffold上，其編碼蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)量和相對(duì)分子質(zhì)量存在差異，并以堿性蛋白質(zhì)居多?；蛲怙@子和內(nèi)含子結(jié)構(gòu)的差異主要有3種機(jī)制，即外顯子或內(nèi)含子的獲得或丟失，外顯子化或假外顯子化和插入或缺失28-29。藜麥所有ZF-HD成員中，13個(gè)基因沒(méi)有內(nèi)含子，7個(gè)基因只有1個(gè)內(nèi)含子，1個(gè)基因具有3個(gè)內(nèi)含子，這種差異可能是上述3種機(jī)制參與所致。有研究結(jié)果表明，植物基因內(nèi)含子的數(shù)量越少，其對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)性越強(qiáng)30。將擬南芥和藜麥的ZF-HD蛋白構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)，38個(gè)ZF-HD轉(zhuǎn)錄因子劃分為5個(gè)亞家族，2種植物ZF-HD在每個(gè)亞家族均有分布，說(shuō)明基因復(fù)制是植物基因組進(jìn)化中基因家族擴(kuò)增的主要驅(qū)動(dòng)力。

26、藜麥ZF-HD蛋白在結(jié)構(gòu)上與其他物種是相似的，含有ZF和HD結(jié)構(gòu)域，但在亞家族分布上也有不同之處，比如與擬南芥1和小麥2等植物相比，藜麥的MIF亞家族成員同樣只含有ZF結(jié)構(gòu)域，而ZHD亞家族并非都同時(shí)含有ZF和HD結(jié)構(gòu)域。氨基酸序列分析結(jié)果顯示，藜麥ZF和HD結(jié)構(gòu)域都具有高度保守性，并且HD結(jié)構(gòu)域的保守性更強(qiáng)一些，結(jié)構(gòu)域中保守區(qū)域可能通過(guò)與其他DNA結(jié)合或互作，從而導(dǎo)致ZF-HD轉(zhuǎn)錄因子的功能多樣性。二級(jí)結(jié)構(gòu)和亞細(xì)胞定位分析結(jié)果顯示，大部分ZF-HD成員中無(wú)規(guī)則卷曲占比最高，其次是延伸鏈，-螺旋占比相對(duì)較少，其中3對(duì)同源基因不含-螺旋;14個(gè)ZF-HD屬于胞質(zhì)蛋白，分別有3個(gè)成員定位于細(xì)胞核和

27、線粒體基質(zhì)，1個(gè)定位于葉綠體基質(zhì)，說(shuō)明它們?cè)趨⑴c藜麥生物學(xué)過(guò)程中可能發(fā)揮著不同的作用。植物以一種復(fù)雜的方式響應(yīng)鹽脅迫，涉及許多基因、蛋白質(zhì)以及代謝和信號(hào)通路的協(xié)同功能與相互作用31-32?；虮磉_(dá)調(diào)控是植物應(yīng)對(duì)和適應(yīng)鹽脅迫的關(guān)鍵現(xiàn)象之一33-35。相關(guān)研究結(jié)果表明，ZF-HD在植物耐鹽脅迫中扮演著重要的角色10，17。本研究利用課題組已經(jīng)完成的藜麥在300mmol/LNaCl處理下不同時(shí)間點(diǎn)的高通量測(cè)序轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，分析了所有ZF-HD基因在響應(yīng)鹽脅迫的表達(dá)模式，發(fā)現(xiàn)10個(gè)成員不參與響應(yīng)鹽脅迫，另外11個(gè)成員的表達(dá)量在不同處理時(shí)間呈現(xiàn)出不同變化，說(shuō)明它們?cè)谵见滍憫?yīng)鹽脅迫過(guò)程中發(fā)揮著不同的作用。A

28、UR62027848、AUR62022414和AUR62028772基因在鹽處理0.524.0h時(shí)表達(dá)量受到明顯誘導(dǎo)，這些基因可能在藜麥抵抗鹽脅迫過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。而AUR62022062、AUR62000606和AUR62023917為鹽敏感基因，鹽脅迫明顯抑制了其表達(dá)。AUR62022022和AUR62022575在鹽脅迫0.5h時(shí)表達(dá)量較高，在脅迫后期顯著下降，說(shuō)明這2個(gè)基因可在早期迅速響應(yīng)鹽脅迫，可能直接受到鹽脅迫信號(hào)的誘導(dǎo)。關(guān)于ZF-HD在藜麥抵抗鹽脅迫中的功能及作用機(jī)理仍需要借助遺傳轉(zhuǎn)化手段進(jìn)行驗(yàn)證。4結(jié)論本研究對(duì)藜麥ZF-HD轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行了全基因組鑒定，共獲得21個(gè)家族成員

29、，劃分為5個(gè)亞家族，都具有典型的ZF或HD保守結(jié)構(gòu)域。21個(gè)ZF-HD基因在鹽脅迫處理下呈現(xiàn)出不同的表達(dá)模式，推測(cè)不同ZF-HD家族基因在藜麥響應(yīng)鹽脅迫過(guò)程中可能發(fā)揮著不同的作用。參考文獻(xiàn)：1TANQK，IRISHVF.TheArabidopsiszincfinger-homeodomaingenesencodeproteinswithuniquebiochemicalpropertiesthatarecoordinatelyexpressedduringfloraldevelopmentJ.PlantPhysiology，2022，140：1095-1108.2LIUH，YANGY，ZHAN

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