油棕脱落酸受体PYL基因家族的全基因组鉴定及表达分析

油棕脱落酸受体PYL基因家族的全基因组鉴定及表达分析
作者：金龙飞尹欣幸曹红星
来源：《南方农业学报》2021年第06期
摘要：【目的】鑒定油棕（Elaeis guineensis）脱落酸（ABA）受体PYR/PYL/RCARs （PYL）基因家族成员，分析其表达特性，为探究ABA信号通路在油棕果肉成熟过程中的功能研究提供理论依据。

【方法】以拟南芥和水稻的PYL蛋白氨基酸序列作为参考序列，通过BLASTp比对及保守结构域预测分析从油棕基因组中鉴定出PYL基因家族成员，利用生物信息学软件对其染色体定位、基因结构、启动子顺式作用元件及编码蛋白的理化性质、保守结构域、进化关系进行分析，并采用实时荧光定量PCR对PYL家族基因在不同组织、不同发育期果实及外源ABA处理下的表达特性进行检测。

【结果】从油棕基因组中共鉴定出12个油棕PYL基因家族成员（EgPYL1～EgPYL112），分布在8条染色体和1个Scaffolds上，含有1～3个外显子，开放阅读框（ORF）为564～765 bp，编码187～254个氨基酸，蛋白分子量为20.95～28.33 kD，等电点（pI）为5.26～7.95，不稳定指数为32.67～52.87，脂溶指数为
73.87～87.60，总平均亲水性为-0.68～-0.17。

12个PYL家族蛋白均含有特征结构域
PYR/PYL/RCAR，分为3个亚族。

EgPYL1和EgPYL6基因具有共线性，EgPYL4、EgPYL5、
EgPYL9和EgPYL11基因具有共线性。

EgPYLs基因的启动子上含有大量植物激素响应元件、逆境胁迫响应元件和光响应元件。

EgPYLs基因在根、茎尖、叶、花和果肉中均有表达，但表达量差异较明显。

EgPYL7、EgPYL8和EgPYL9基因的表达量随果肉成熟度增加逐渐升高，
在23周达峰值。

11个EgPYLs基因均受外源ABA诱导表达。

【结论】大多数PYL基因家族成员参与油棕对ABA的响应，且部分成员（如EgPYL7、EgPYL8和EgPYL9）在油棕果实发育中发挥重要的调控作用。

关键词：油棕;PYR/PYL/RCARs（PYL）基因家族;脱落酸;生物信息学;基因表达
Abstract：【Objective】In this research，the oil palm（Elaeis guineensis） abscisic acid receptor PYR/PYL/RCARs（PYL） gene family members were identified，and their expression characteristics during fruit development and abscisic acid（ABA） treatment were analyzed，which provided evidence for researching the mechanism of ABA signaling pathway in fruit maturation of oil palm. 【Method】The amino acid sequences of Arabidopsis and rice PYL protein were query sequences， identified PYL gene family members from oil palm genome via BLASTp and conservative domain prediction analysis. The chromosomal location，gene structure，promoter cis-acting elements， protein physicochemical properties，conserved functional domains and evolutionary relationships were analyzed through bioinformatics softwares. The expression characteristics of PYL family gene in different，mesocarp at different stages and ABA treatment were analyzed by real-time fluorescence quantitative PCR. 【Result】 The results showed that 12 PLY （EgPYL1-EgPYL12） gene family members were identified form oil palm genome and were distributed on 8 chromosomes and 1 Scaffolds. The extrons numbers of EgPYL family members were between 1 and 3，the open reading frames（ORF） length were between 564 and 765 pb and encoded amino acid numbers were between 187 and 254. The molecular weights were between 20.95 and 28.33 kD，the isoelectric points were between 5.26 and 7.95，the instability indexes were between 32.67 and 52.87，the aliphatic indexes were between 73.87 and 87.60，the total hydrophilicity was between -0.68 and -0.17. Twelve PYL family protein contained PYR/PYL/RCAR functional domain and were divided into 3 groups based on phylogenetic relationships. Collinearity analysis showed that collinearity existed between EgPYL1 gene and EgPYL6 gene，EgPYL4 gene，EgPYL5 gene，EgPYL9 gene and EgPYL11 gene. A large number of plant hormone responses，stress responses and light responses elements were identified on promoters of EgPYLs gene. Expression analysis of different tissues showed that the EgPYLs gene expressed in roots，shoots，leaves，flowers and fruits， with great difference. During fruit maturation，the expressions of EgPYL7，EgPYL8 and EgPYL9 genes increased gradually and reached the peak at 23 weeks after anthesis. Eleven EgPYLs were induced by exogenous ABA treatment. 【Conclusion】Most PYL gene family members are involved in responding to abscisic acid，among them EgPYL7，EgPYL8 and EgPYL9 genes might play important roles in regulating oil palm mesocarp development.
0 引言
【研究意义】油棕（Elaeis guineensis）是世界上产油效率最高的作物之一，果肉含油率高达50%，每公顷产油量高达4.27 t，是花生的7～8倍、大豆的9～10倍（雷新涛等，2012）。

从油棕果实压榨的棕榈油广泛应用于食品加工业、日用化工业、机械润滑和生物柴油等诸多领域（Mahlia et al.，2019）。

油棕果实的含油量随果实成熟度的增加而增加，成熟期含油量较未成熟期含油量增加79%～95%（殷振华等，2016）。

研究发现，油棕果实中ABA含量从花后16周开始迅速上升，到花后21周达到峰值，在花后22周含量略微降低，ABA合成基因NCED1也呈相同的表达特征，表明ABA在油棕果实发育中起着重要的调控作用（Teh et al.，2014;刘艳菊等，2020）。

虽然已证实PYR/PYL/RCARs（缩写为PYL）是ABA信号传导途径中最重要的受体蛋白，主要功能是识别ABA信号和启动信号的传递。

但对PYL在油棕ABA 信号传导中的作用机制尚不清楚，通过生物信息学方法对油棕PYL基因家族成员进行鉴定，明确其在油棕果实发育及ABA处理下的表达特征，对探究ABA信号通路在油棕成熟过程中的功能及培育高含油量油棕品种具有重要意义。

【前人研究进展】ABA是植物响应逆境胁迫、调控气孔关闭和果实成熟等多个生物学过程的重要激素之一，在植物果实发育中发挥重要的调控作用（Leng et al.，2014;李红霞，2019;牟望舒，2019）。

在无ABA存在的情况下，蛋白磷酸酶2C（PP2C）通过物理相互作用和磷酸酶活性抑制SNF1相关激酶（SnRK2）的活性，使SnRK2s无法启动下游基因的表达;在ABA存在的情况下，ABA与PYL受体结合导致受体的结构改变，激活PYL与PP2C的相互作用，进而破坏PP2C和SnRK2之间的相互作用，促使SnRK2s启动下游基因的表达（Ma et al.，2009;Melcher et al.，2009）。

可见，PYL受体发挥识别传递ABA信号的关键功能（Leng et al.，2014;García-Andrade et al.，2020）。

Li等（2018）研究发现，拟南芥的AtRCAR12和AtRCAR13基因参与植株对干旱胁迫的应答，即二者过表达可诱导胁迫响应相关基因的表达，提高植株水分利用效率，增强对干旱胁迫的耐受性。

Zhang等（2019）研究发现，AtRCAR12和AtRCAR13基因参与对低温和高温胁迫的应答，即在高温胁迫下二者过表达可诱导热激蛋白HSP18.2和HSP70基因表达，以提高对高温胁迫的耐受性;在低温胁迫下二者通过诱导低温响应转录因子基因CBFs的表达提高对低温胁迫的耐受性。

Dittrich等（2019）研究發现，拟南芥的6个PYL家族基因均在保卫细胞中表达，其中，AtPYL2是ABA诱导气孔关闭的受体，而AtPYL4和AtPYL5是CO2调控气孔开合的受体。

此外，大量研究发现，PYL参与调控植物果实成熟，如香蕉中PYL-PP2C-SnRK2介导的ABA 信号通路正向调控香蕉果实成熟（Hu et al.，2017）;在草莓中FaPYL9基因的表达量随果实成熟迅速升高，抑制FaPYL9基因表达则会延迟果实成熟（颜志明等，2015）;番茄中SlPYL9基因过表达可促进果实成熟，抑制SlPYL9基因则延迟果实成熟（Kai et al.，2019）。

【本研究切入点】随着越来越多植物基因组测序完成，在番茄（Sun et al.，2011;González-Guzmán et al.，2014）、拟南芥（Gonzalez-Guzman et al.，2012）、甜橙（Romero et al.，2012）、油棕（Singh et al.，2013）、棉花（Zhang et al.，2017）、油菜（Di et al.，2018）、烟草（Bai et al.，2019）、水稻（Yadav et al.，2020）等物种中鉴定出PYL基因家族成员，但目前未见有关油棕PYL基因家族成员鉴定分析及其在油棕果肉发育中的表达特性的研究报道。

【拟解决的关键问题】从油棕基因组中鉴定出PYL基因家族成员，分析其染色体定位、基因结构、启动子顺式作用元件及其编码蛋白的理化性质、保守结构域、进化关系，并采用实时荧光定量PCR
检测其在不同组织、果肉果实发育期及外源ABA处理下的表达特征，为探究PYL家族基因在油棕生长发育、ABA响应机制中的调控作用及油棕分子育种提供理论参考。

1 材料与方法
1. 1 试验材料
供试品种为薄壳种热油4号油棕，种植于国家热带棕榈种质资源圃（东经110°46′，北纬19°33′）。

主要试剂：植物总RNA提取试剂盒（DP432）购自北京天根生化科技有限公
司;HiScript II One Step RT-PCR Kit试剂盒（P611）购自南京诺唯赞生物科技股份有限公司;实时荧光定量PCR的SYBR™ Select Master Mix（4472908）购自赛默飞世尔科技（中国）有限公司;ABA（S18006）购自上海源叶生物科技有限公司。

主要仪器：移液器（Eppendorf，德国）、NanoDrop分光光度计（Thermo，美国）、高速冷冻离心机（Thermo，美国）、Labcycler PCR仪（SensoQuest，德国）、水平电泳槽（DYCP-32B，北京六一仪器厂）、电泳仪（DYY-6C，北京六一仪器厂）、QuantStudio 6 Flex实时荧光定量PCR系统（Thermo，美国）。

1. 2 样品处理及采集
采集5年生薄壳种热油4号油棕的根、茎尖、叶、花（开花期的雄花和雌花）及花后15、17、21和23周的果肉，用于后续PYL家族基因表达组织特性分析。

由于前期研究发现100 μmol/L的ABA能有效增强油棕幼苗的抗寒性，故选用100 μmol/L的ABA对幼苗进行外源ABA处理：选取3月龄生长旺盛且无病虫害的幼苗，喷施100 μmol/L的ABA溶液（其中添加0.5%吐温20），分别采集0（对照）、0.5、1.0、3.0、6.0、12.0和24.0 h的新叶叶片。

样品采集后液氮速冻，于-80 ℃冰箱中保存以备RNA提取。

0 引言
【研究意义】油棕（Elaeis guineensis）是世界上产油效率最高的作物之一，果肉含油率高达50%，每公顷产油量高达4.27 t，是花生的7～8倍、大豆的9～10倍（雷新涛等，2012）。

从油棕果实压榨的棕榈油广泛应用于食品加工业、日用化工业、机械润滑和生物柴油等诸多领域（Mahlia et al.，2019）。

油棕果实的含油量随果实成熟度的增加而增加，成熟期含油量较未成熟期含油量增加79%～95%（殷振华等，2016）。

研究发现，油棕果实中ABA含量从花后16周开始迅速上升，到花后21周达到峰值，在花后22周含量略微降低，ABA合成基因NCED1也呈相同的表达特征，表明ABA在油棕果实发育中起着重要的调控作用（Teh et al.，2014;刘艳菊等，2020）。

虽然已证实PYR/PYL/RCARs（缩写为PYL）是ABA信号传导途径中最重要的受体蛋白，主要功能是识别ABA信号和启动信号的传递。

但对PYL在油棕ABA 信号传导中的作用机制尚不清楚，通过生物信息学方法对油棕PYL基因家族成员进行鉴定，明确其在油棕果实发育及ABA处理下的表达特征，对探究ABA信号通路在油棕成熟过程中的
功能及培育高含油量油棕品种具有重要意义。

【前人研究进展】ABA是植物响应逆境胁迫、调控气孔关闭和果实成熟等多个生物学过程的重要激素之一，在植物果实发育中发挥重要的调控作用（Leng et al.，2014;李红霞，2019;牟望舒，2019）。

在无ABA存在的情况下，蛋白磷酸酶2C（PP2C）通过物理相互作用和磷酸酶活性抑制SNF1相关激酶（SnRK2）的活性，使SnRK2s无法启动下游基因的表达;在ABA存在的情况下，ABA与PYL受体结合导致受体的结构改变，激活PYL与PP2C的相互作用，进而破坏PP2C和SnRK2之间的相互作用，促使SnRK2s启动下游基因的表达（Ma et al.，2009;Melcher et al.，2009）。

可见，PYL受体发挥识别传递ABA信号的关键功能（Leng et al.，2014;García-Andrade et al.，2020）。

Li等（2018）研究发现，拟南芥的AtRCAR12和AtRCAR13基因参与植株对干旱胁迫的应答，即二者过表达可诱导胁迫响应相关基因的表达，提高植株水分利用效率，增强对干旱胁迫的耐受性。

Zhang等（2019）研究发现，AtRCAR12和AtRCAR13基因参与对低温和高温胁迫的应答，即在高温胁迫下二者过表达可诱导热激蛋白HSP18.2和HSP70基因表达，以提高对高温胁迫的耐受性;在低温胁迫下二者通过诱导低温响应转录因子基因CBFs的表达提高对低温胁迫的耐受性。

Dittrich等（2019）研究发现，拟南芥的6个PYL家族基因均在保卫细胞中表达，其中，AtPYL2是ABA诱导气孔关闭的受体，而AtPYL4和AtPYL5是CO2调控气孔开合的受体。

此外，大量研究发现，PYL参与调控植物果实成熟，如香蕉中PYL-PP2C-SnRK2介导的ABA 信号通路正向调控香蕉果实成熟（Hu et al.，2017）;在草莓中FaPYL9基因的表达量随果实成熟迅速升高，抑制FaPYL9基因表达则会延迟果实成熟（颜志明等，2015）;番茄中SlPYL9基因过表达可促进果实成熟，抑制SlPYL9基因则延迟果实成熟（Kai et al.，2019）。

【本研究切入点】随着越来越多植物基因组测序完成，在番茄（Sun et al.，2011;González-Guzmán et al.，2014）、拟南芥（Gonzalez-Guzman et al.，2012）、甜橙（Romero et al.，2012）、油棕（Singh et al.，2013）、棉花（Zhang et al.，2017）、油菜（Di et al.，2018）、煙草（Bai et al.，2019）、水稻（Yadav et al.，2020）等物种中鉴定出PYL基因家族成员，但目前未见有关油棕PYL基因家族成员鉴定分析及其在油棕果肉发育中的表达特性的研究报道。

【拟解决的关键问题】从油棕基因组中鉴定出PYL基因家族成员，分析其染色体定位、基因结构、启动子顺式作用元件及其编码蛋白的理化性质、保守结构域、进化关系，并采用实时荧光定量PCR 检测其在不同组织、果肉果实发育期及外源ABA处理下的表达特征，为探究PYL家族基因在油棕生长发育、ABA响应机制中的调控作用及油棕分子育种提供理论参考。

1 材料与方法
1. 1 试验材料
供试品种为薄壳种热油4号油棕，种植于国家热带棕榈种质资源圃（东经110°46′，北纬19°33′）。

主要试剂：植物总RNA提取试剂盒（DP432）购自北京天根生化科技有限公
司;HiScript II One Step RT-PCR Kit试剂盒（P611）购自南京诺唯赞生物科技股份有限公司;实时荧光定量PCR的SYBR™ Select Master Mix（4472908）购自赛默飞世尔科技（中国）有限公司;ABA（S18006）购自上海源叶生物科技有限公司。

主要仪器：移液器（Eppendorf，德
国）、NanoDrop分光光度计（Thermo，美国）、高速冷冻离心机（Thermo，美国）、Labcycler PCR仪（SensoQuest，德国）、水平电泳槽（DYCP-32B，北京六一仪器厂）、电泳仪（DYY-6C，北京六一仪器厂）、QuantStudio 6 Flex实时荧光定量PCR系统（Thermo，美国）。

1. 2 样品处理及采集
采集5年生薄壳种热油4号油棕的根、茎尖、叶、花（开花期的雄花和雌花）及花后15、17、21和23周的果肉，用于后续PYL家族基因表达组织特性分析。

由于前期研究发现100 μmol/L的ABA能有效增强油棕幼苗的抗寒性，故选用100 μmol/L的ABA对幼苗进行外源ABA处理：选取3月龄生长旺盛且无病虫害的幼苗，喷施100 μmol/L的ABA溶液（其中添加0.5%吐温20），分别采集0（对照）、0.5、1.0、3.0、6.0、12.0和24.0 h的新叶叶片。

样品采集后液氮速冻，于-80 ℃冰箱中保存以备RNA提取。

0 引言
【研究意义】油棕（Elaeis guineensis）是世界上产油效率最高的作物之一，果肉含油率高达50%，每公顷产油量高达4.27 t，是花生的7～8倍、大豆的9～10倍（雷新涛等，2012）。

从油棕果实压榨的棕榈油广泛应用于食品加工业、日用化工业、机械润滑和生物柴油等诸多领域（Mahlia et al.，2019）。

油棕果实的含油量随果实成熟度的增加而增加，成熟期含油量较未成熟期含油量增加79%～95%（殷振华等，2016）。

研究发现，油棕果实中ABA含量从花后16周开始迅速上升，到花后21周达到峰值，在花后22周含量略微降低，ABA合成基因NCED1也呈相同的表达特征，表明ABA在油棕果实发育中起着重要的调控作用（Teh et al.，2014;刘艳菊等，2020）。

虽然已证实PYR/PYL/RCARs（缩写为PYL）是ABA信号传导途径中最重要的受体蛋白，主要功能是识别ABA信号和启动信号的传递。

但对PYL在油棕ABA 信号传导中的作用机制尚不清楚，通过生物信息学方法对油棕PYL基因家族成员进行鉴定，明确其在油棕果实发育及ABA处理下的表达特征，对探究ABA信号通路在油棕成熟过程中的功能及培育高含油量油棕品种具有重要意义。

【前人研究进展】ABA是植物响应逆境胁迫、调控气孔关闭和果实成熟等多个生物学过程的重要激素之一，在植物果实发育中发挥重要的调控作用（Leng et al.，2014;李红霞，2019;牟望舒，2019）。

在无ABA存在的情况下，蛋白磷酸酶2C（PP2C）通过物理相互作用和磷酸酶活性抑制SNF1相关激酶（SnRK2）的活性，使SnRK2s无法启动下游基因的表达;在ABA存在的情况下，ABA与PYL受体结合导致受体的结构改变，激活PYL与PP2C的相互作用，进而破坏PP2C和SnRK2之间的相互作用，促使SnRK2s启动下游基因的表达（Ma et al.，2009;Melcher et al.，2009）。

可见，PYL受体发挥识别传递ABA信号的关键功能（Leng et al.，2014;García-Andrade et al.，2020）。

Li等（2018）研究发现，拟南芥的AtRCAR12和AtRCAR13基因参与植株对干旱胁迫的应答，即二者过表达可诱导胁迫响应相关基因的表达，提高植株水分利用效率，增强对干旱胁迫的耐受性。

Zhang等（2019）研究发现，AtRCAR12和AtRCAR13基因参与对低温和高温胁迫的应答，即
在高温胁迫下二者过表达可诱导热激蛋白HSP18.2和HSP70基因表达，以提高对高温胁迫的耐受性;在低温胁迫下二者通过诱导低温响应转录因子基因CBFs的表达提高对低温胁迫的耐受性。

Dittrich等（2019）研究发现，拟南芥的6个PYL家族基因均在保卫细胞中表达，其中，AtPYL2是ABA诱导气孔关闭的受体，而AtPYL4和AtPYL5是CO2调控气孔开合的受体。

此外，大量研究发现，PYL参与调控植物果实成熟，如香蕉中PYL-PP2C-SnRK2介导的ABA 信号通路正向调控香蕉果实成熟（Hu et al.，2017）;在草莓中FaPYL9基因的表达量随果实成熟迅速升高，抑制FaPYL9基因表达则会延迟果实成熟（顏志明等，2015）;番茄中SlPYL9基因过表达可促进果实成熟，抑制SlPYL9基因则延迟果实成熟（Kai et al.，2019）。

【本研究切入点】随着越来越多植物基因组测序完成，在番茄（Sun et al.，2011;González-Guzmán et al.，2014）、拟南芥（Gonzalez-Guzman et al.，2012）、甜橙（Romero et al.，2012）、油棕（Singh et al.，2013）、棉花（Zhang et al.，2017）、油菜（Di et al.，2018）、烟草（Bai et al.，2019）、水稻（Yadav et al.，2020）等物种中鉴定出PYL基因家族成员，但目前未见有关油棕PYL基因家族成员鉴定分析及其在油棕果肉发育中的表达特性的研究报道。

【拟解决的关键问题】从油棕基因组中鉴定出PYL基因家族成员，分析其染色体定位、基因结构、启动子顺式作用元件及其编码蛋白的理化性质、保守结构域、进化关系，并采用实时荧光定量PCR 检测其在不同组织、果肉果实发育期及外源ABA处理下的表达特征，为探究PYL家族基因在油棕生长发育、ABA响应机制中的调控作用及油棕分子育种提供理论参考。

1 材料与方法
1. 1 试验材料
供试品种为薄壳种热油4号油棕，种植于国家热带棕榈种质资源圃（东经110°46′，北纬19°33′）。

主要试剂：植物总RNA提取试剂盒（DP432）购自北京天根生化科技有限公
司;HiScript II One Step RT-PCR Kit试剂盒（P611）购自南京诺唯赞生物科技股份有限公司;实时荧光定量PCR的SYBR™ Select Master Mix（4472908）购自赛默飞世尔科技（中国）有限公司;ABA（S18006）购自上海源叶生物科技有限公司。

主要仪器：移液器（Eppendorf，德国）、NanoDrop分光光度计（Thermo，美国）、高速冷冻离心机（Thermo，美国）、Labcycler PCR仪（SensoQuest，德国）、水平电泳槽（DYCP-32B，北京六一仪器厂）、电泳仪（DYY-6C，北京六一仪器厂）、QuantStudio 6 Flex实时荧光定量PCR系统（Thermo，美国）。

1. 2 样品处理及采集
采集5年生薄壳种热油4号油棕的根、茎尖、叶、花（开花期的雄花和雌花）及花后15、17、21和23周的果肉，用于后续PYL家族基因表达组织特性分析。

由于前期研究发现100 μmol/L的ABA能有效增强油棕幼苗的抗寒性，故选用100 μmol/L的ABA对幼苗进行外源ABA处理：选取3月龄生长旺盛且无病虫害的幼苗，喷施100 μmol/L的ABA溶液（其中
添加0.5%吐温20），分别采集0（对照）、0.5、1.0、3.0、6.0、12.0和24.0 h的新叶叶片。

样品采集后液氮速冻，于-80 ℃冰箱中保存以备RNA提取。

0 引言
【研究意义】油棕（Elaeis guineensis）是世界上产油效率最高的作物之一，果肉含油率高达50%，每公顷产油量高达4.27 t，是花生的7～8倍、大豆的9～10倍（雷新涛等，2012）。

从油棕果实压榨的棕榈油广泛应用于食品加工业、日用化工业、机械润滑和生物柴油等诸多领域（Mahlia et al.，2019）。

油棕果实的含油量随果实成熟度的增加而增加，成熟期含油量较未成熟期含油量增加79%～95%（殷振华等，2016）。

研究发现，油棕果实中ABA含量从花后16周开始迅速上升，到花后21周达到峰值，在花后22周含量略微降低，ABA合成基因NCED1也呈相同的表达特征，表明ABA在油棕果实发育中起着重要的调控作用（Teh et al.，2014;刘艳菊等，2020）。

虽然已证实PYR/PYL/RCARs（缩写为PYL）是ABA信号传导途径中最重要的受体蛋白，主要功能是识别ABA信号和启动信号的传递。

但对PYL在油棕ABA 信号传导中的作用机制尚不清楚，通过生物信息学方法对油棕PYL基因家族成员进行鉴定，明确其在油棕果实发育及ABA处理下的表达特征，对探究ABA信号通路在油棕成熟过程中的功能及培育高含油量油棕品种具有重要意义。

【前人研究进展】ABA是植物响应逆境胁迫、调控气孔关闭和果实成熟等多个生物学过程的重要激素之一，在植物果实发育中发挥重要的调控作用（Leng et al.，2014;李红霞，2019;牟望舒，2019）。

在无ABA存在的情况下，蛋白磷酸酶2C（PP2C）通过物理相互作用和磷酸酶活性抑制SNF1相关激酶（SnRK2）的活性，使SnRK2s无法启动下游基因的表达;在ABA存在的情况下，ABA与PYL受体结合导致受体的结构改变，激活PYL与PP2C的相互作用，进而破坏PP2C和SnRK2之间的相互作用，促使SnRK2s启动下游基因的表达（Ma et al.，2009;Melcher et al.，2009）。

可见，PYL受体发挥识别传递ABA信号的关键功能（Leng et al.，2014;García-Andrade et al.，2020）。

Li等（2018）研究发现，拟南芥的AtRCAR12和AtRCAR13基因参与植株对干旱胁迫的应答，即二者过表达可诱导胁迫响应相关基因的表达，提高植株水分利用效率，增强对干旱胁迫的耐受性。

Zhang等（2019）研究发现，AtRCAR12和AtRCAR13基因参与对低温和高温胁迫的应答，即在高温胁迫下二者过表达可诱导热激蛋白HSP18.2和HSP70基因表达，以提高对高温胁迫的耐受性;在低温胁迫下二者通过诱导低温响应转录因子基因CBFs的表达提高对低温胁迫的耐受性。

Dittrich等（2019）研究发现，拟南芥的6个PYL家族基因均在保卫细胞中表达，其中，AtPYL2是ABA诱导气孔关闭的受体，而AtPYL4和AtPYL5是CO2调控气孔开合的受体。

此外，大量研究发现，PYL参与调控植物果实成熟，如香蕉中PYL-PP2C-SnRK2介导的ABA 信号通路正向调控香蕉果实成熟（Hu et al.，2017）;在草莓中FaPYL9基因的表达量随果实成熟迅速升高，抑制FaPYL9基因表达则会延迟果实成熟（颜志明等，2015）;番茄中SlPYL9基因过表达可促进果实成熟，抑制SlPYL9基因则延迟果实成熟（Kai et al.，2019）。

【本研究切入点】随着越来越多植物基因组测序完成，在番茄（Sun et al.，2011;González-Guzmán et al.，2014）、拟南芥（Gonzalez-Guzman et al.，2012）、甜橙（Romero et al.，2012）、油棕（Singh et al.，2013）、棉花（Zhang et al.，2017）、油菜（Di et al.，2018）、烟草（Bai et
al.，2019）、水稻（Yadav et al.，2020）等物種中鉴定出PYL基因家族成员，但目前未见有关油棕PYL基因家族成员鉴定分析及其在油棕果肉发育中的表达特性的研究报道。

【拟解决的关键问题】从油棕基因组中鉴定出PYL基因家族成员，分析其染色体定位、基因结构、启动子顺式作用元件及其编码蛋白的理化性质、保守结构域、进化关系，并采用实时荧光定量PCR 检测其在不同组织、果肉果实发育期及外源ABA处理下的表达特征，为探究PYL家族基因在油棕生长发育、ABA响应机制中的调控作用及油棕分子育种提供理论参考。

1 材料与方法
1. 1 试验材料
供试品种为薄壳种热油4号油棕，种植于国家热带棕榈种质资源圃（东经110°46′，北纬19°33′）。

主要试剂：植物总RNA提取试剂盒（DP432）购自北京天根生化科技有限公
司;HiScript II One Step RT-PCR Kit试剂盒（P611）购自南京诺唯赞生物科技股份有限公司;实时荧光定量PCR的SYBR™ Select Master Mix（4472908）购自赛默飞世尔科技（中国）有限公司;ABA（S18006）购自上海源叶生物科技有限公司。

主要仪器：移液器（Eppendorf，德国）、NanoDrop分光光度计（Thermo，美国）、高速冷冻离心机（Thermo，美国）、Labcycler PCR仪（SensoQuest，德国）、水平电泳槽（DYCP-32B，北京六一仪器厂）、电泳仪（DYY-6C，北京六一仪器厂）、QuantStudio 6 Flex实时荧光定量PCR系统（Thermo，美国）。

1. 2 样品处理及采集
采集5年生薄壳种热油4号油棕的根、茎尖、叶、花（开花期的雄花和雌花）及花后15、17、21和23周的果肉，用于后续PYL家族基因表达组织特性分析。

由于前期研究发现100 μmol/L的ABA能有效增强油棕幼苗的抗寒性，故选用100 μmol/L的ABA对幼苗进行外源ABA处理：选取3月龄生长旺盛且无病虫害的幼苗，喷施100 μmol/L的ABA溶液（其中添加0.5%吐温20），分别采集0（对照）、0.5、1.0、3.0、6.0、12.0和24.0 h的新叶叶片。

样品采集后液氮速冻，于-80 ℃冰箱中保存以备RNA提取。

0 引言
【研究意义】油棕（Elaeis guineensis）是世界上产油效率最高的作物之一，果肉含油率高达50%，每公顷产油量高达4.27 t，是花生的7～8倍、大豆的9～10倍（雷新涛等，2012）。

从油棕果实压榨的棕榈油广泛应用于食品加工业、日用化工业、机械润滑和生物柴油等诸多领域（Mahlia et al.，2019）。

油棕果实的含油量随果实成熟度的增加而增加，成熟期含油量较未成熟期含油量增加79%～95%（殷振华等，2016）。

研究发现，油棕果实中ABA含量从花后16周开始迅速上升，到花后21周达到峰值，在花后22周含量略微降低，ABA合成基因NCED1也呈相同的表达特征，表明ABA在油棕果实发育中起着重要的调控作用（Teh et al.，
2014;刘艳菊等，2020）。

虽然已证实PYR/PYL/RCARs（缩写为PYL）是ABA信号传导途径中最重要的受体蛋白，主要功能是识别ABA信号和启动信号的传递。

但对PYL在油棕ABA 信号传导中的作用机制尚不清楚，通过生物信息学方法对油棕PYL基因家族成员进行鉴定，明确其在油棕果实发育及ABA处理下的表达特征，对探究ABA信号通路在油棕成熟过程中的功能及培育高含油量油棕品种具有重要意义。

【前人研究进展】ABA是植物响应逆境胁迫、调控气孔关闭和果实成熟等多个生物学过程的重要激素之一，在植物果实发育中发挥重要的调控作用（Leng et al.，2014;李红霞，2019;牟望舒，2019）。

在无ABA存在的情况下，蛋白磷酸酶2C（PP2C）通过物理相互作用和磷酸酶活性抑制SNF1相关激酶（SnRK2）的活性，使SnRK2s无法启动下游基因的表达;在ABA存在的情况下，ABA与PYL受体结合导致受体的结构改变，激活PYL与PP2C的相互作用，进而破坏PP2C和SnRK2之间的相互作用，促使SnRK2s启动下游基因的表达（Ma et al.，2009;Melcher et al.，2009）。

可见，PYL受体发挥识别传递ABA信号的关键功能（Leng et al.，2014;García-Andrade et al.，2020）。

Li等（2018）研究发现，拟南芥的AtRCAR12和AtRCAR13基因参与植株对干旱胁迫的应答，即二者过表达可诱导胁迫响应相关基因的表达，提高植株水分利用效率，增強对干旱胁迫的耐受性。

Zhang等（2019）研究发现，AtRCAR12和AtRCAR13基因参与对低温和高温胁迫的应答，即在高温胁迫下二者过表达可诱导热激蛋白HSP18.2和HSP70基因表达，以提高对高温胁迫的耐受性;在低温胁迫下二者通过诱导低温响应转录因子基因CBFs的表达提高对低温胁迫的耐受性。

Dittrich等（2019）研究发现，拟南芥的6个PYL家族基因均在保卫细胞中表达，其中，AtPYL2是ABA诱导气孔关闭的受体，而AtPYL4和AtPYL5是CO2调控气孔开合的受体。

此外，大量研究发现，PYL参与调控植物果实成熟，如香蕉中PYL-PP2C-SnRK2介导的ABA 信号通路正向调控香蕉果实成熟（Hu et al.，2017）;在草莓中FaPYL9基因的表达量随果实成熟迅速升高，抑制FaPYL9基因表达则会延迟果实成熟（颜志明等，2015）;番茄中SlPYL9基因过表达可促进果实成熟，抑制SlPYL9基因则延迟果实成熟（Kai et al.，2019）。

【本研究切入点】随着越来越多植物基因组测序完成，在番茄（Sun et al.，2011;González-Guzmán et al.，2014）、拟南芥（Gonzalez-Guzman et al.，2012）、甜橙（Romero et al.，2012）、油棕（Singh et al.，2013）、棉花（Zhang et al.，2017）、油菜（Di et al.，2018）、烟草（Bai et al.，2019）、水稻（Yadav et al.，2020）等物种中鉴定出PYL基因家族成员，但目前未见有关油棕PYL基因家族成员鉴定分析及其在油棕果肉发育中的表达特性的研究报道。

【拟解决的关键问题】从油棕基因组中鉴定出PYL基因家族成员，分析其染色体定位、基因结构、启动子顺式作用元件及其编码蛋白的理化性质、保守结构域、进化关系，并采用实时荧光定量PCR 检测其在不同组织、果肉果实发育期及外源ABA处理下的表达特征，为探究PYL家族基因在油棕生长发育、ABA响应机制中的调控作用及油棕分子育种提供理论参考。

1 材料与方法
1. 1 试验材料。