陆地棉Pht1家族成员的全基因组鉴定及表达分析
陆地棉H+-PPase_基因家族全基因组鉴定及表达分析
·1363·陆地棉H +-PPase 基因家族全基因组鉴定及表达分析朱心慧1，王冬梅1，曹孜怡1，冯群1，鲍晴2，汪保华1，方辉1*（1南通大学生命科学学院，江苏南通226019；2南通中学，江苏南通226001）摘要：【目的】鉴定陆地棉跨膜质子泵焦磷酸酶（H +-PPase ）基因家族成员，并分析其表达模式，为探究该家族基因的功能和调控机制及优质纤维棉育种提供理论依据。
【方法】从Pfam 数据库获取H +-PPase 基因家族（PF03030）的隐马尔可夫模型文件，从陆地棉基因组中筛选包含H +-PPase 家族保守结构域的成员，运用生物信息学方法对其理化性质、进化关系、基因定位、共线性关系、基因结构、顺式作用元件和表达模式进行分析，并利用实时荧光定量PCR 检测10个在棉纤维发育中表达的侯选基因表达情况。
【结果】从陆地棉全基因组水平上鉴定出20个H +-PPase 基因家族成员（GhH_PPase1~GhH_PPase20），分布在12条染色体上，基因长度为2531~11810bp ，编码的氨基酸残基数为575~803个，蛋白分子量为60087.76~85197.58Da ，均为疏水性的酸性蛋白，可分为亚族Ⅰ（4个）、亚族Ⅳ（4个）和亚族Ⅴ（12个）三大分支。
片段复制事件是陆地棉H +-PPase 基因家族扩张的主要驱动力，位于染色体A05和D05上的H_PPase1、H_PPase2、H_PPase11和H_PPase12可能是进化过程中种间传播的主要基因，且陆地棉基因与单双子叶植物的共线性均较低，可能经历了独立的进化事件。
有14个GhH_PPases 蛋白含有10个保守基序，且排列顺序完全相同；其余6个基因的保守基序差异较明显，可能具有不同的功能。
20个GhH_PPases 基因启动子区域存在大量光响应元件、胁迫响应元件和激素反应元件。
陆地棉H +-PPase 基因家族成员的表达具有时空特异性，且相对于其他亚家族，亚族Ⅴ的较多基因在棉花纤维发育过程中发挥更重要的作用。
陆地棉TLP基因家族的全基因组鉴定及表达分析
arranged in the following order: 5, 4, 2, 3 and 1. In total, 87 genes are distributed on 20 of the 26 chromosomes, and 42 and
45
genes are distributed in the A and D subgroups, respectively. The real-time fluorescent quantitative PCR analysis
analysis. A gene structure analysis revealed that the number of exons ranges from 1 to 5, and the number of introns ranges from
0 to 4. genes in the same group shared similar structures. Additionally, most TLP proteins contain five motifs that are
showed that the expression levels of six candidate genes were induced in both tolerant cotton cultivar GZ-1 and susceptible
cotton cultivar 86-1, and showed rmer. [Conclusion] These results provide a foundation for future
studies of the functions and regulatory mechanisms of family genes.
陆地棉NCS 1基因家族的全基因组成员鉴定及分析
陆地棉NCS 1基因家族的全基因组成员鉴定及分析季美君;曹孜怡;王翌婷;陆静茹;汪保华【期刊名称】《浙江农业学报》【年(卷),期】2023(35)2【摘要】核碱基阳离子转运蛋白-1(NCS 1)家族是一个次级活性转运蛋白家族,由细菌、古菌、真菌和植物等2500多个序列成员组成。
在其他研究中发现,该蛋白与溶质特异性转运相关,进而影响植物的生长发育,本研究拟通过分析揭示核碱基阳离子转运蛋白在棉花生长发育中的作用。
通过全基因组序列分析鉴定陆地棉NCS 1基因家族成员;在此基础上,对这些基因进行定位、结构分析、进化发育分析,并开展启动子顺式作用元件鉴定的系统研究。
本研究在全基因组水平一共鉴定出4个陆地棉NCS 1基因,染色体定位发现,这些基因分布在A09和D09两条染色体上,motif结果显示所有NCS1蛋白质中都有NCS 1结构域的存在,基因结构分析发现,外显子、内含子结构和长度在亚组表现一致。
棉花、拟南芥、水稻、玉米等物种的系统发育分析比较表明,该基因家族在物种进化过程中出现了明显的分化。
启动子序列分析则表明,该基因家族中存在有大量与脱落酸、赤霉素反应相关的顺式作用元件。
取开花后17和21 d的棉花纤维开展qRT-PCR验证实验,结果表明,NCS 1基因家族成员在纤维发育过程中具有显著的调节作用。
本研究是首次在陆地棉中对NCS 1家族进行全基因组的鉴定分析,为进一步探索核碱基阳离子转运蛋白对棉花生长发育的影响提供理论基础。
【总页数】10页(P249-258)【作者】季美君;曹孜怡;王翌婷;陆静茹;汪保华【作者单位】南通大学生命科学学院【正文语种】中文【中图分类】S562【相关文献】1.陆地棉Dof基因家族的全基因组鉴定及分析2.陆地棉NF-YA基因家族的全基因组鉴定与功能分析3.陆地棉SPL基因家族的全基因组鉴定及表达分析4.陆地棉REM基因家族全基因组鉴定及表达分析5.陆地棉Nudix基因家族的全基因组鉴定及表达分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基因讲堂-陆地棉基因组
3、部分同源基因的表达模式在新合成异源六 倍体小麦中可能与亲本保持一致，也可能不 同甚至相反。
图1 不同组织基因的亲本显性表达和显性基因GO富集
分析发现811个正选择基因 （470个在A亚组，341个在D 亚组），在A亚组中，正选择基 因与纤维长度的发育有重要关 系；而在D亚组中，正选择基 因多与抗性有关。该结果表明 陆地棉继承了两个祖先种中各 自的优良性状，因此具有良好 的纤维品质及广泛的适应性。
4、棉纤维关键基因的表达及进 化分析
对MYB、CESA等纤维发育相关 的重要基因开展了表达及进化 分析。MYB基因家族中的一个 分支在纤维发育中起重要的作 用；陆地棉中多个CESA基因在 驯化过程中受到了显著的正选 择作用，可能与棉纤维品质的 改良有直接关系（图2）。
降，miRNAs
和靶基因相关性分析表明
miRNAs 直接作用新合成异源六倍体小麦的
ELD 编码基因，miRNA 与其靶基因的差异表
达呈负相关（图2）。新合成异源六倍体小麦
中非加性表达的miRNA 也同样表现出亲本显
性表达（图3），miRNA的表达敏感性与生
长势和适应性部分基因 表现出亲本显性表达，基因的亲本显性表达 不同组织存在差别，显性基因富集的GO类别 也存在差异(图1）。
图1 7株野生大豆共有和特有基因集
图2 大豆基因组中的遗传变异位点分布图
图3 不同品种大豆进化分析
图4 野生大豆开花时间调控基因SNP和InDel变异 >> 阅读原文
The Plant Cell
棉花PAL_基因家族的全基因组鉴定及其在逆境胁迫下的表达分析
山西农业科学 2023，51（9）：961-973Journal of Shanxi Agricultural Sciences棉花PAL 基因家族的全基因组鉴定及其在逆境胁迫下的表达分析王梓钰，古丽斯坦·赛米，刘隋赟昊，黄耿青，张经博，郭彦君（新疆师范大学 生命科学学院/新疆特殊环境物种保护与调控生物学实验室，新疆 乌鲁木齐 830054）摘要：苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine ammonia lyase ，PAL ）是苯丙烷代谢的关键酶和限速酶，在植物的生长发育、抗病虫害和抗逆等方面发挥着重要作用。
研究在全基因组水平上对棉花PAL 基因家族进行了鉴定和分析，以了解棉花中PAL 的功能，为后续深入研究棉花PAL 功能提供一定参考。
结果表明，在陆地棉（Gossypium hir⁃sutum ）、海岛棉（Gossypium barbadense ）、草棉（Gossypium herbaceum ）和雷蒙德氏棉（Gossypium raimondii ）中分别鉴定出15、13、7、8个PAL 基因。
进化分析结果显示，棉花PAL 基因家族可分为3个亚组。
保守基序和基因结构分析显示，亲缘关系近的PAL 基因之间的保守基序组成和基因结构也十分相似。
启动子分析显示，GhPAL 基因的启动子上存在多个与非生物和生物胁迫应答以及激素信号转导相关的顺式作用元件。
组织表达模式分析表明，GhPAL 基因主要在根、茎、花丝和胚珠中高表达。
转录组和qPCR 分析显示，部分GhPAL 基因的表达量在PEG 、盐、高温、低温和碱胁迫下显著提高，其中一些GhPAL 基因能够对多种非生物胁迫作出响应。
生物胁迫转录组数据显示，GhPAL1/GhPAL5/GhPAL13的表达在大丽轮枝菌处理条件下发生显著上调。
GhPAL 基因在逆境胁迫下的表达分析结果说明，PAL 基因可能在棉花应答逆境胁迫的过程中发挥一定的功能。
陆地棉早熟性状的全基因组遗传分析及候选基因鉴定
2023-11-01•研究背景和意义•陆地棉早熟性状的全基因组遗传分析•候选基因的鉴定与功能分析•陆地棉早熟性状的分子标记与育种应用•研究结论与展望目录01研究背景和意义陆地棉早熟性的重要性早熟性是棉花生长的重要农艺性状之一，与产量、品质、种植季节和经济效益等密切相关。
早熟棉花品种能够提早收获，错开农忙季节，提高棉花的整体产量和品质。
陆地棉作为全球最重要的棉花种类之一，其产量和品质对全球经济有着重要影响。
早熟性状与产量的关系早熟性与产量之间存在一定的正相关关系，但并非简单的线性关系。
在一定范围内，随着播种期提前，棉花生育期缩短，单铃重和衣分等产量性状会降低，但单位面积铃数会增多，从而在一定程度上提高产量。
然而，过度追求早熟性可能导致棉花无法充分利用生长期间的光热资源，进而影响产量和品质。
本研究还能够为棉花抗虫、抗病等性状的遗传分析和品种改良提供借鉴，提高棉花的整体生产效益。
研究目的和意义本研究旨在通过对陆地棉早熟性状的全基因组遗传分析，挖掘与早熟性状相关的候选基因，为棉花早熟育种提供理论依据和实践指导。
通过研究陆地棉早熟性的遗传机制，有助于揭示棉花生长和发育的分子机制，为其他作物类似性状的研究提供参考。
02陆地棉早熟性状的全基因组遗传分析通过新一代测序技术，对陆地棉基因组进行高深度测序，获得基因组的序列数据。
基因注释根据已知基因信息，对陆地棉基因组进行功能注释，识别和分类基因家族、重复序列等。
基因组测序基因组测序与注释VS基因组变异分析变异检测通过比对不同品种或个体间的基因组序列，检测出单核苷酸变异、插入、缺失等变异类型。
变异分布与频率分析变异的分布情况及在群体中的频率，找出多态性变异及特异性变异。
遗传关联研究QTL定位利用表型数据和基因型数据，通过QTL（数量性状位点）定位方法，识别与早熟性状相关的QTL位点。
关联分析通过关联分析方法，发现与早熟性状紧密关联的基因或变异，揭示其遗传基础和分子机制。
陆地棉一个丝氨酸／苏氨酸激酶蛋白基因的克隆与表达分析
摘要： 通过 ＲＴ Ｐ Ｒ 获得 一个 编码 棉花 丝 氨酸／ 氨酸 激酶 类似 蛋 白全 长 的 ｃ ＮＡ 片 段 ， 编 Ｃ 苏 Ｄ 其
码 的氨基 酸序 列 与拟 南芥 ＡＴ ＰＫ３的相 似 度 达 到 ８ ， ２ 这个 基 因暂 被 命 名 为 Ｇ ＰＫ１ 基 因 ｈ
全编 码 区包括 １ ３ ０ ８个 核 苷酸 ， 编码 ３ ６个 氨基 酸 的蛋 白。Ｇ Ｐ ４ ｈ Ｋ１的编码 产 物在 ２ ５ ７ ６ ～２ Ｏ个 氡基 酸处 有 一个 跨膜 区并 可 能结合 在 内质 网膜 上。Ｇ ＰＫ１在 种 子 和 纤 维 中 的表 达 水 平较 其 ｈ 它组 织高 。 另外 ， －Ｐ Ｇ Ｋ１的 表 达 量 在 受 到 盐 胁 迫 后 上 升 ， 明 Ｇ ＰＫ１可 能 参 与 了盐 胁 迫 ｈ 说 ｈ
ｔ ｅＡ ＴＰＫ３ ｏ ａ ｉ ｏ ｓｓ ｈ ｆ Ａｒ ｂ ｄ ｐ ｉ．Ｔｈ ｓ ｇ ｎ ｓｔ ｎ ａ ｉ ｅ ｙ ｄ ｓ ｇ ａ ｅ ｓＧｈ ｉ ｅ ｅｗａ ｅ ｔ ｔｖ ｌ ｅ ｉ ｎ ｔ ｄ ａ ＰＫ１ ．Ｔｈ ｎ ｉ ｅｃ ｄ ｎ ｅ ｉ ｎ ｅ ｅ ｔｒ ｏ ｉ ｇ ｒ ｇ ｏ ｏ ＰＫ １ ｉ １ ３ ｐ ａ ｄ ｅ ｃ ｄ ｓ ａｐ ｌ ｐ ｐ ｉ ｅｏ ４ ｍ ｉ ｏ ａ ｉ ｓ ｔ ｒ ｄ ｃ ｙ ｐ ｓ ｅ ｓｏ ｅｔ ａ ｓ ｆ Ｇｈ ｓ ０ ８ ｂ ｎ ｎ ｏ ｅ ｏ ｙ ｅ ｔｄ ｆ３ ６ ａ ｎ ｃ ｄ ．Ｉｓ ｐ ｏ ｕ ｔ ｍａ ｏ ｓ ｓ ｎ ｒ ｎ — ｍｅ ｂ ａ ｅ ｄ ｍａ ｎ ｉ ｈ ｅ ｉ ｎ ｏ ６ ｏ ２ ０ ａ ｎ ｃｄ ｎ ｙ ｂ ｎ ｏ ｔ ｅ ｍｅ ｒ ｎ ｆ ｈ ｎ ｏ ｍ ｒ ｎ ｏ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｇ ｏ ｆ２ ５ ｔ ７ ｍｉ ｏ ａ ｉ ｓ ａ ｄ ｍａ ｉ ｄ ｔ ｈ ｍｂ ａ ｅ ｏ ｅ ｅ ｄ — ｔ
陆地棉KFB基因家族全基因组鉴定与表达分析
陆地棉 Ｋ Ｆ Ｂ基 因家族全基 因组鉴定与表达分析
陈鹏 云 － － 。 张 景霞 ， 陈煜 ２ １ 刘 国栋 ， 张传 云 ， 王芙蓉 ， 刘 志 ， 张军 。
ｃ ｏ ｔ ｔ ｏ ｎ ｇ ｅ ｎ ｏ ｍｅ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ｅ ｘ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ａ ｔ ｔ ｅ ｎｓ ｒ － ［ Ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ］ Ｔ ｈ ｅ Ｋ Ｆ Ｂ ｇ ｅ ｎ ｅ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｉ ｆ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｗ ｈ ｏ ｌ ｅ ｇ ｅ ｎ ｏ ｍｅ ｏ ｆ ｕ ｐ ｌ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｔ ｏ ｎ （ Ｇｏ ｓ ｓ ｙ ｐ ｉ ｕ ｍ ｈ ｉ ｒ ｓ ｕ ｔ ｕ ｍ Ｌ ． ａ ｃ ｃ ． Ｔ Ｍ一 １ ） ｂ ｙ ｂ ｉ ｏ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ． Ａ ｐ ｈ ｙ ｌ ｏ ｇ ｅ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｗ ａ ｓ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ
Ｃｏ ｔ ｔ ｏ ｎ Ｂｒ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｃｕ ｌ ｔ ｉ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ 面 Ｈｕ ａ ｎ ｇ － Ｈｕ ａ ｉ － Ｈａ ｉ Ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ， Ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｏ ｆ Ａｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ｅ ，Ｓ ｈ ｎｄ ａ ｏ ｎ ｇ Ｃｏ ｔ ｔ ｏ ｎ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ， Ｊ ｉ ｎ ｎ ａ
有 ９对直 系同源基 因； 该 亚族基 因结构简 单， 半数基 因只有 １ 个 外显子 ； ｑ Ｒ Ｔ — Ｐ Ｃ Ｒ结果表 明 ， 该 亚族 基因具有
陆地棉PUP_家族基因的鉴定及表达分析
山西农业科学 2023，51（9）：983-995Journal of Shanxi Agricultural Sciences陆地棉PUP家族基因的鉴定及表达分析陈云，赵博雅，刘颖，王铭瑶，孟婷（湖北师范大学生命科学学院，湖北黄石 435002）摘要：为了有助于开展陆地棉PUP家族基因的生物学功能研究，也为后续陆地棉PUP基因在抗逆中功能的研究提供候选基因，利用生物信息学从陆地棉中鉴定PUP基因，并对PUP基因结构、保守结构域、顺式作用元件以及在胁迫条件下的表达等进行分析。
结果表明，从陆地棉（TM-1）中共鉴定出31个PUP基因，依据进化分析结果，将这些基因分为3个亚支。
染色体定位及基因复制事件分析结果表明，31个GhPUP家族基因分布在19条染色体上，且所有的PUP基因都由基因复制事件产生，复制类型为片段重复；基因结构的分析结果显示，陆地棉PUP基因大多数只有1个内含子，少数有2个或3个内含子，也有少数基因没有内含子；保守结构域分析表明，不同亚支上的PUP蛋白既有共同性也有特异性。
顺式作用元件分析结果显示，GhPUPs基因启动子区域共有18个元件，这些元件分属于激素应答、胁迫/物理应答以及植物生长发育相关元件3类。
同时，结合进化分析和转录组数据，筛选出了参与陆地棉胁迫应答的PUP基因。
关键词：陆地棉；PUP家族基因；细胞分裂素；胁迫应答中图分类号：S562 文献标识码：A 文章编号：1002‒2481（2023）09‒0983‒13Identification and Expression Analysis of PUP Family Gene in Gossypium hirsutum CHEN Yun，ZHAO Boya，LIU Ying，WANG Mingyao，MENG Ting（School of Life Science，Hubei Normal University，Huangshi 435002，China）Abstract：In order to facilitate studies on biological function of PUP family genes in Gossypium hirsutum, and provide candidate genes for subsequent studies on the function of PUP genes in stress resistance, in this study, 31 PUP genes were identified in Gossypium hirsutum(TM-1) genome using bioinformatics, and could be classified into 3 subfamilies according to polygenetic analysis. The results of chromosome location and gene replication analysis showed that 31 GhPUP genes were distributed on 19 chromosomes, and all PUP genes were generated by gene replication events, and the duplication type was fragment duplication. Gene structure analysis indicated that most PUP genes had only one intron, a few had two or three introns, and a few had no introns. Conserved domain analysis showed that both commonality and specificity existed between PUP proteins in different subfamilies. Cis-acting elements analysis showed that there were 18 elements in the GhPUP genes promoter region, which were classified into three categories: hormone response, stress/physical response, and plant growth and development related elements. At the same time, combined with evolutionary analysis and transcriptome data, PUP genes involved in stress response in Gossypium hirsutum were screened.Key words：Gossypium hirsutum; PUP family gene; cytokinins; stress response细胞分裂素（Cytokinin，CK）是一种重要的植物激素，它在植物的生长和发育过程中有着至关重要的作用，能够促进细胞的分裂与分化[1-2]，控制芽的平衡和营养的转导信号，提高作物产量[3]，形成顶端优势[4-5]，延迟衰老[6-7]以及对生物和非生物胁迫的响应[8-10]等。
棉花COL家族基因的鉴定、表达与进化分析
棉花COL家族基因的鉴定、表达与进化分析棉花是全球性的重要经济作物之一,植物学分类属于被子植物门(Angiospermae)、双子叶植物纲(Dicotyledoneae)、锦葵目(Malvales)、锦葵科(Malvaceae)、棉族(Gossypieae)、棉属(Gossypium)。
棉属共50个种,包括45个二倍体及5个四倍体种。
四倍体棉种包括3个野生棉,即毛棉、黄褐棉及达尔文氏棉,此外陆地棉和海岛棉是目前世界上栽培面积最广的两个栽培种。
栽培种由野生种驯化而成,由于长期栽培、驯化及选择作用,野生棉伴随着对光周期敏感的多年生短日照生长习性转变为光周期不敏感的一年生生长习性。
发掘棉花光周期相关基因,研究光周期开花途径的作用机制,对于棉花适应多样性的环境及种植面积的扩展十分有益。
CO(CONSTANS)及COL(CONSTANS-LIKE)基因是调控植物光周期开花的一个重要转录因子。
CO受上游生物钟相关基因(GIGANTEA)G1的影响,并激活下游的成花素FT(FLOWERING LOCUST)的表达.对于特定基因或位点的选择作用,会导致栽培种群体内核酸多样性水平降低、基因频率的降低或升高而偏离中性期望及连锁不平衡的增加。
目前水稻中已经证明COL基因是选择的靶标基因。
鉴于COL家族基因在光周期开花途径中的保守功能,棉花中COL家族基因信息的局限性以及驯化选择中作用未知。
本研究根据拟南芥、水稻的COL家族基因信息从全基因组水平分离棉花的COL家族基因,对其进行分类、结构特征、定位、组织表达、昼夜节律表达及分子进化等系统分析,主要研究结果如下:1.利用比较基因组学,根据拟南芥、水稻的COL家族基因信息,比较雷蒙德氏棉数据库,鉴定了23个棉花COL家族基因。
根据系统进化分析,该家族基因分为3类,其中Ⅰ类基因包括COL1-8,均含有两个外显子和一个内含子。
AA分析显示有2个B-box及1个CCT结构域(COL8除外);Ⅱ类基因包括COL9-11,也包含两个外显子和一个内含子,有1个B-box及1个CCT结构域;Ⅲ类基因包括COL12-23,该类基因包含一个完整的B-box,一个分化的锌指结构及一个CCT结构域。
陆地棉脂氧合酶家族基因的生物信息学及表达分析
山西农业科学2021，49（5）：531-538陆地棉脂氧合酶家族基因的生物信息学及表达分析韩立军,刘萌萌,刘宝玲,王志龙,薛金爱,李润植（山西农业大学分子农业与生物能源研究所，山西太谷030801）摘要:棉花是我国重要的战略物资，然而在当今全球自然环境恶化的背景下，棉花的生产受到了严重制约。
而脂氧合酶（LOX）能够在多种逆境中表现出应激反应，保证植物的正常生长。
通过对陆地棉基因组数据的检索比对，鉴定脂氧合酶家族基因，并对其基因结构、蛋白理化性质、进化关系进行生物信息学分析以及对不同组织和冷、热、盐、PEG共4种非生物胁迫下的基因表达模式进行分析后，进一步对陆地棉幼苗4℃冷胁迫处理下的差异基因进行RT-qPCR分析。
结果显示，共鉴定出22个GhLOX家族基因，不均匀分布于A和D基因组的15条染色体上，编码775～919个氨基酸，多为酸性亲水性蛋白，其中，有6个定位于细胞质中，16个定位于叶绿体中；进化关系显示，GhLOX家族基因分为9-GhLOX、13-GhLOX I、13-GhLOX II共3个亚家族；基因结构显示，保守基序由5个组氨酸残基相连的38个氨基酸组成，13-GhLOX I、13-GhLOX II亚家族相比于9-GhLOX亚家族基因结构相差较大。
GhLOX家族基因在11个组织和4种非生物胁迫下存在差异表达，进一步对4℃低温处理下的6个GhLOX 基因表达量分析表明，GhLOX-A5和GhLOX-D5基因可以快速响应低温胁迫。
研究结果可为后续GhLOX家族基因在陆地棉冷胁迫中的功能研究奠定基础，也为棉花高产提供一定的理论依据。
关键词:陆地棉；脂氧合酶（LOX）；生物信息学；基因表达模式；冷胁迫中图分类号:S562文献标识码:A文章编号:1002-2481（2021）05-0531-08Bioinformatics and Expression Pattern Analysis of LipoxygenaseFamily Gene in Gossypium hirsutum L.HAN Lijun，LIU Mengmeng，LIU Baoling，WANG Zhilong，XUE Jin'ai，LI Runzhi（Institute of Molecular Agriculture and Bioenergy，Shanxi Agricultural University，Taigu030801，China）Abstract：Cotton in China is a raw material of great strategic importance,but the production of cotton has been seriously restricted with the deterioration of the global natural environment.Lipoxygenases are involved in various environmental stresses response to ensure the normal growth of plants.Lipoxygenase family genes in Gossypium hirsutum L.were identified by blasting based on transcriptome data,the gene structure,protein physicochemical properties,evolutionary relationship were analyzed using the bioinformatics tools.The gene expression patterns in different tissues and cold,heat,salt and PEG abiotic stresses were analyzed,and the differential expression genes of Gossypium hirsutum seedlings under4℃cold stress were further analyzed by RT-qPCR.The results showed that a total of22 GhLOX family genes,encoding775-919amino acids,were identified,which were unevenly distributed on15chromosomes of A and D genomes,most of which were acidic hydrophilic proteins.6GhLOX genes were located on cytoplasm and other16GhLOX family genes were located on chloroplasts.Evolutionary relationship showed that tthe GhLOX family genes was divided into three subfamilies,9-GhLOX,13-GhLOX I and13-GhLOX II,respectively.The gene structure showed that conserved motif was composed of38amino acids linked by5histidine residues.The gene structure of13-GhLOX I and13-GhLOX II subfamilies was quite different from that of9-GhLOX subfamilies.The gene expression pattern showed that most of13-GhLOX I and13-GhLOX II subfamilies genes had tissue expression specificity,particularly GhLOX-A5and GhLOX-D5had high expression in Torus and under four abiotic stresses.Further RT-qPCR analysis showed that GhLOX-A5and GhLOX-D5genes could rapidly respond to low temperature stress.The research results will lay a foundation for the follow-up study on the function of GhLOX family genes in Gossypium hirsutum L.under cold stress,and also provide a theoretical basis for breeding high-yielding cotton.Key words：Gossypium hirsutum L.;lipoxygenase;bioinformatics;gene expression pattern;cold stress脂氧合酶（Lipoxygenase，LOX）广泛存在于动植物及真菌中，属氧化还原酶，是一种含非血红素铁收稿日期:2021-01-07基金项目:国家自然科学基金项目（31201266，31401430）；山西省高等学校科学研究优秀成果培育项目作者简介:韩立军（1995-），男，山西汾阳人，在读硕士，研究方向：分子生物学。
棉花抗黄萎病全基因组关联分析及TIR-NBS-LRR类抗病基因GhTNL1功能研究
棉花抗黄萎病全基因组关联分析及TIR-NBS-LRR类抗病基因GhTNL1功能研究我国棉花黄萎病主要病原为大丽轮枝菌(Verticillium dahliae),黄萎病的发生严重影响了棉花产量和品质,目前选育优异的抗病品种是防治黄萎病最为有效的措施。
全基因组关联分析(GWAS)研究策略有利于充分利用自然群体中的历史重组事件,群体遗传变异丰富,对于抗性位点的定位具有更高的分辨率。
陆地棉(Gossypium hirsutum)TM-1基因组测序工作的完成,为开展GWAS分析以及基因克隆提供了有力的支撑。
本研究以299份优异棉花种质构建陆地棉抗黄萎病关联群体。
SLAF测序得到覆盖26条染色体的85,630个高质量SNPs。
群体内个体间亲缘关系评估显示群体含有丰富的遗传变异,个体间亲缘关系较远,对全基因组关联分析干扰较小。
主成分分析和系统发育分析显示,群体主要可以分为2组,其中组I主要来自于长江流域棉区(YZR),组II主要来自黄河流域棉区(YR)和西北内陆棉区(NW),尽管在这两组内也发现不同程度的个体渗入,但是分组与个体的地理来源存在一定的相关性。
基于不同环境下表型数据分别与基因型数据进行关联,共鉴定了17个与大丽轮枝菌响应显著相关的SNPs。
A04,A02和D05等染色体上的峰值SNPs与已报道QTLs重叠,在A10染色体上关联得到一个在三种环境条件下稳定存在的抗性位点VwRL3。
SNPs有效性分析显示,含有利SNP基因型的品种抗性明显较强,有利SNPs数量越多抗性越强,说明黄萎病抗性具有显著的聚合作用。
单体型块图分析确定了一个372 kb的候选区间,该区间为一个抗病基因富集区,包含22个候选基因。
分别对VwRL3位点内候选基因VIGS沉默分析显示只有GhTNL1基因单独沉默植株接菌后出现严重的黄萎病症状。
抗、感材料中GhTNL1基因表达模式分析表明,该基因在大丽轮枝菌侵染后6-24 h表达强烈,这与大丽轮枝菌在6-24 h是侵染寄主的关键时期相吻合。
陆地棉早熟性状的全基因组遗传分析及候选基因鉴定
材料
试验材料
选用具有早熟性状差异的陆地棉品种作为试验材料，如"Xinluzao 1"和"Xinluzao 2"。
基因组数据
利用已发布的陆地棉基因组数据，进行遗传分析和候选基因鉴定。
方法
遗传分析方法 候选基因鉴定方法
生物信息学分析 分子标记辅助选择
采用全基因组关联分析（GWAS）方法，利用单核苷酸多态性 （SNP）标记对陆地棉早熟性状进行遗传分析。
基因组学数据分析
01
02
03
基因组组装
通过组装得到高质量的基 因组，提高基因组覆盖率 和准确度。
基因注释
对基因组进行注释，识别 出编码基因和非编码基因 。
基因家族分析
分析基因家族的组成和演 化关系，揭示基因的功能 和作用机制。
遗传学数据分析
1 2
关联分析
通过关联分析识别与早熟性状相关的遗传变异位 点。
陆地棉早熟性状的全基因组 遗传分析及候选基因鉴定
汇报人：
日期:
• 研究背景和目的 • 材料与方法 • 数据分析 • 结果与讨论 • 结论与展望
01
研究背景和目的
研究背景
陆地棉是重要的经济作物， 在纺织工业中具有重要地位
。
早熟性状是陆地棉生产中的 重要农艺性状之一，对提高 棉花产量和减少生产成本具
色体上的位点以及环境因素对变异的影响。
基因功能
03
对部分候选基因进行了生物信息学分析和实验验证，
发现它们在植物生长和发育过程中具有重要作用。
研究展望
01
深入分析
对已发现的候选基因进行深入分 析，研究它们在陆地棉早熟性状
中的具体作用机制。
高产陆地棉百棉1号产量性状的主基因+多基因遗传分析
Ｃｏ ｔ ｎ （ ｓｙ ｕ ｈ ｒｕ ｕ Ｌ． ｔｏ Ｇｏ ｓ ｐｉ ｍ ｉｓ ｔ ｍ ）
ＬＩＣｈ ｎ — ｉＷ ＡＮＧ ｎ —ｉｎ， ＡＮＧ ｉ— ａ ＦＵ ａ —ｈ ｅ ｇｑ ， Ｑｉｇ ｌ ａ ＺＨ Ｊｎ ｂ ｏ， Ｙｕ ｎ ｚ ｉ
ｉ ｄｃ ｔｄ：ｂ ｓｄ ｓｔ ｅｏ ｔ ｍ ｄ ｌ ｆｓ ｅ ｉｌ ｓＤ一４ ｏ ｅｍａｏ ｅ ｅｗｉｈ ｎ ｇ ｔｖ ｏ ｎ ｉａ ｅ ｅ ｉｅ ｈ ｐ ｉ ｍｕ ｍｏ ｅ ｅ ｄ ｙｅｄ ｗａ ｏ （ ｎ ｊ ｒｇ ｎ ｔ ｅ ａ ｉｅｃ ｍ—
ｐ ｅ ｅ ｄ ｍｉ ａ ｃ ｆｅ ｔ ｌ ｓ ｐ ｌ ｇ ｎ ｔ ｄ ｉｉｅ ｄ ｍ ｉ ａ ｃ ｆｅ ｔ ｄ １ ｎ ｔ ｒ ｓ ｅ ，ｔ ｅ ｌ ｔ ｏ ｎ ｎ ｅ ｅ ｆ ｃ ｓ ｐ ｕ ｏ ｙ ｅ ｅ ｗｉｈ ａ ｄ ｔ — ｏ ｎ ｎ ｅ ｅ ｆ ｃ ｓ ｍｏ ｅ ）ｉ ｗｏ ｃ ｏ ｓ ｓ ｈ ｖ
河 南农业科 学
高 产 陆 地 棉 百 棉 １号 产 量 性 状 的 主基 因＋ 多基 因遗 传 分 析
李成奇 ， 王清连 ， 张金 宝， 付远 志
（ 南 科 技 学 院 棉 花 研 究 所 河 南 省 高 等学 校 作 物 分 子 育 种 重 点 学 科 开 放 实 验 室 ， 南 新 乡 ４ ３ ０ ） 河 河 ５０ ３
摘要 ： 用 高产陆地棉 百棉 １ 为核 心亲本 分别 构 建 了 ２个 组合 的 Ｐ 、 Ｆ 、 Ｂ 和 Ｆ 群 体 ， 利 号 Ｐ 、 ，Ｂ 、 ｚ ｚ 应 用主基 因＋ 多基 因遗 传模 型 ， 究 了陆地棉 产量性 状 的遗传规 律 。结 果表 明， 研 ２个组 合 除籽棉 产 量 的最适模 型均 为 Ｄ一 （ ４ １对 负向完全 显 性 主基 因＋加 性一 显性 多基 因模 型 ） ， 他 性 状 最适 模 外 其 型 不 同， 分和单 株铃数 的 主基 因数 目 ２个组合 相 同。各产 量 性状 在 ２个组 合 中的 主基 因＋ 多基 衣 因遗传 方式 不尽 一致 ， 中， 其 皮棉 产量 以主基 因遗传 为主 或 以主基 因、 多基 因遗传 并重 ；籽棉产 量和
棉花CML基因家族成员鉴定与功能分析
44-2 gene and to
verify its function. [Result] 154, 74 and 78 CML proteins were obtained from
L.,
Ulbrich and
L., respectively. Evolutionary tree and conservative motif analysis showed that GhCML proteins were divided into
收稿日期院2019-03-14 第 一 作 者 简 介 院 杨 秀 渊1991― 冤袁 女 袁 硕 士研究 生袁yangxiu0117@曰 许艳 超 渊1991― 冤袁 男袁 硕士 研究 生袁 xuyanchao2016@曰＃ 同等贡献遥 * 通信作者院周忠丽袁zhonglizhou@曰刘方袁liufcri@ 基金项目院国家重点研发计划渊2016YFD0100203袁2017YFD0101601冤
eight subgroups, all containing conserved EF-hand domain. Under salt stress, 107
geneed
with different expression patterns in leaves and roots. Promoter analysis showed that there were many different stress response
stress response mechanism. Genome-wide analysis of
gene family provides a basis for further study of the role of
陆地棉膜结合脂肪酸去饱和酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析
㊀山东农业科学㊀２０２３ꎬ５５(４):１１~２３ＳｈａｎｄｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ㊀ＤＯＩ:１０.１４０８３/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－４９４２.２０２３.０４.００２收稿日期:２０２２－０７－１９基金项目:山东省农业良种工程项目(２０２０ＬＺＧＣ００２)ꎻ国家自然科学基金项目(３１９０１４２２)ꎻ山东省农业科学院农业科技创新工程项目(ＣＸＧＣ２０２１Ａ４６)作者简介:陈义珍(１９９０ )ꎬ女ꎬ助理研究员ꎬ主要从事棉花抗衰老及遗传育种研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｃｈｅｎｙｉｚｈｅｎ０＠１２６.ｃｏｍ通信作者:柳展基(１９７２ )ꎬ男ꎬ研究员ꎬ主要从事棉花遗传育种研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｓｃｒｃｌｉｕｚｈａｎｊｉ＠ｓｉｎａ.ｃｏｍ陆地棉膜结合脂肪酸去饱和酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析陈义珍ꎬ李浩ꎬ傅明川ꎬ王立国ꎬ刘任重ꎬ柳展基(农业部黄淮海棉花遗传改良与栽培生理重点实验室/山东省农业科学院经济作物研究所ꎬ山东济南㊀２５０１００)㊀㊀摘要:膜结合脂肪酸去饱和酶(ｆａｔｔｙａｃｉｄｄｅｓａｔｕｒａｓｅꎬＦＡＤ)是生物合成不饱和脂肪酸的关键酶ꎮ本研究以陆地棉基因组数据为基础ꎬ利用生物信息学方法对棉花ＦＡＤ基因家族进行全基因组鉴定和进化分析ꎮ结果表明ꎬ陆地棉基因组中共含有３７个ＦＡＤ基因ꎬ进化分析发现这些基因分为４个亚家族ꎬ各亚家族成员数量不一ꎬ但相同亚家族成员含有相似的基因结构和保守基序ꎮ共线性分析发现２８对复制基因全为片段复制基因ꎬ且都经历了严格的纯化选择作用ꎮ此外ꎬ在陆地棉ＦＡＤ基因的启动子区域ꎬ发现了丰富的响应植物激素信号和逆境胁迫的顺式作用元件ꎮ转录组分析表明ꎬ陆地棉ＦＡＤ基因家族响应干旱和盐胁迫ꎬ定量ＰＣＲ分析表明施加外源褪黑素显著影响了ＦＡＤ基因的表达ꎮ本研究结果为进一步解析ＦＡＤ家族基因的功能奠定了基础ꎮ关键词:陆地棉ꎻ膜结合脂肪酸去饱和酶ꎻ全基因组鉴定ꎻ生物信息学分析ꎻ基因表达ꎻ干旱和盐胁迫ꎻ褪黑素中图分类号:Ｓ５６２:Ｑ７８㊀㊀文献标识号:Ａ㊀㊀文章编号:１００１－４９４２(２０２３)０４－００１１－１３Ｇｅｎｏｍｅ￣ＷｉｄｅＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＭｅｍｂｒａｎｅ￣ＢｏｕｎｄＦａｔｔｙＡｃｉｄＤｅｓａｔｕｒａｓｅＧｅｎｅＦａｍｉｌｙｉｎＵｐｌａｎｄＣｏｔｔｏｎ(ＧｏｓｓｙｐｉｕｍｈｉｒｓｕｔｕｍＬ.)ＣｈｅｎＹｉｚｈｅｎꎬＬｉＨａｏꎬＦｕＭｉｎｇｃｈｕａｎꎬＷａｎｇＬｉｇｕｏꎬＬｉｕＲｅｎｚｈｏｎｇꎬＬｉｕＺｈａｎｊｉ(ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏｔｔｏｎＢｒｅｅｄｉｎｇａｎｄＣｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｉｎＨｕａｎｇ￣Ｈｕａｉ￣ＨａｉＰｌａｉｎꎬＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＲｕｒａｌＡｆｆａｉｒｓ/ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌｃｒｏｐｓꎬＳｈａｎｄｏｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＪｉｎａｎ２５０１００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｍｅｍｂｒａｎｅ￣ｂｏｕｎｄｆａｔｔｙａｃｉｄｄｅｓａｔｕｒａｓｅｓ(ＦＡＤｓ)ａｒｅｔｈｅｋｅｙｅｎｚｙｍｅｓｆｏｒｔｈｅｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｆａｔｔｙａｃｉｄｓ.ＩｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙꎬｔｈｅｗｈｏｌｅｇｅｎｏｍｅｏｆＦＡＤｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｗａｓｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄａｎｄｉｔｓｅｖｏｌｕｔｉｏｎｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｂｙｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｇｅｎｏｍｉｃｄａｔａｏｆｕｐｌａｎｄｃｏｔｔｏｎ(ＧｏｓｓｙｐｉｕｍｈｉｒｓｕｔｕｍＬ.).Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｗｅｒｅ３７ＦＡＤｇｅｎｅｓｉｎｔｈｅｕｐｌａｎｄｃｏｔｔｏｎｇｅｎｏｍｅ.ＰｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃａｎａｌｙｓｅｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈｅｓｅＦＡＤｇｅｎｅｓｗｅｒｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｆｏｕｒｓｕｂｆａｍｉｌｉｅｓꎬａｎｄｅａｃｈｃｏｎｔａｉｎｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｎｕｍｂｅｒｓｏｆＦＡＤｇｅｎｅｓꎬｂｕｔｔｈｅｍｅｍｂｅｒｓｉｎｔｈｅｓａｍｅｓｕｂｆａｍｉｌｙｃｏｎｔａｉｎｅｄｓｉｍｉｌａｒｇｅｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｏｎｓｅｒｖｅｄｍｏｔｉｆｓ.Ｃｏｌｌｉｎｅａｒａｎａｌｙｓｉｓｒｅｖｅａｌｅｄｔｈａｔａｌｌｔｈｅ２８ｐａｉｒｓｏｆｒｅｐｌｉｃａｔｏｒｓｗｅｒｅｆｒａｇｍｅｎｔｒｅｐｌｉｃａｔｏｒｓａｎｄｈａｄｕｎｄｅｒｇｏｎｅｒｉｇｏｒｏｕｓｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎ.Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎꎬａｂｕｎｄａｎｔｃｉｓ￣ａｃｔｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｐｈｙｔｏｈｏｒｍｏｎｅｓｉｇｎａｌｉｎｇａｎｄｓｔｒｅｓｓｒｅｓｐｏｎｓｅｓｗｅｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｉｎｔｈｅｐｒｏｍｏｔｅｒｒｅｇｉｏｎｓｏｆＦＡＤｇｅｎｅｓ.ＴｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅＦＡＤｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｏｆｕｐｌａｎｄｃｏｔｔｏｎｒｅｓｐｏｎｄｅｄｔｏｄｒｏｕｇｈｔａｎｄｓａｌｔｓｔｒｅｓｓꎬａｎｄｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅＰＣＲａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｅｘｏｇｅｎｏｕｓｍｅｌａｔｏｎｉｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｔｈｅＦＡＤｇｅｎｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｉｓｓｔｕｄｙｌａｉｄａｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆＦＡＤｆａｍｉｌｙｇｅｎｅｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ＵｐｌａｎｄｃｏｔｔｏｎꎻＭｅｍｂｒａｎｅ￣ｂｏｕｎｄｆａｔｔｙａｃｉｄｄｅｓａｔｕｒａｓｅꎻＧｅｎｏｍｅ￣ｗｉｄｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎꎻＢｉｏｉｎ￣ｆｏｒｍａｔｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓꎻＧｅｎｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎꎻＤｒｏｕｇｈｔａｎｄｓａｌｔｓｔｒｅｓｓꎻＭｅｌａｔｏｎｉｎ㊀㊀脂肪酸去饱和酶(ｆａｔｔｙａｃｉｄｄｅｓａｔｕｒａｓｅꎬＦＡＤ)能够在脂肪酸链的特定位置引入双键ꎬ是产生不饱和脂肪酸的关键酶[１ꎬ２]ꎮ植物中的不饱和脂肪酸主要包括油酸㊁亚油酸㊁亚麻酸和花生四烯酸等ꎬ不仅是储藏油脂的重要组分ꎬ还是植物细胞膜脂的主要成分[３]ꎮＦＡＤ包括ＦＡＤ２㊁ＦＡＤ３㊁ＦＡＤ４㊁ＦＡＤ５㊁ＦＡＤ６㊁ＦＡＤ７和ＦＡＤ８ꎬ其中ＦＡＤ２和ＦＡＤ６为ω－６(也称Δ１２)去饱和酶ꎬ能够在油酸脂肪酸链的Δ１２处引入第二个氢键ꎬ催化油酸转变为亚油酸ꎻＦＡＤ３㊁ＦＡＤ７和ＦＡＤ８为ω－３(Δ１５)去饱和酶ꎬ能够在亚油酸脂肪酸链的Δ１５处添加第三个氢键ꎬ进而产生亚麻酸ꎻＦＡＤ４㊁ＦＡＤ５和ＦＡＤ６的催化底物为棕榈酸[４ꎬ５]ꎮ１９９２年ꎬＡｒｏｎｄｅｌ等从拟南芥中图位克隆了ＦＡＤ３基因[６]ꎬ其后ＦＡＤ基因相继在油菜㊁水稻㊁大豆㊁玉米等作物中被分离[７]ꎮ棉花是世界上最重要的天然纤维作物ꎬ同时也是重要的食用油和蛋白来源[８]ꎮ棉仁中油分含量高达３０％~４０％ꎬ棉籽油富含多种不饱和脂肪酸ꎬ其中油酸和亚油酸含量约占８０％ꎮＦＡＤ２是脂肪酸去饱和反应的限速酶ꎬ决定了油脂中油酸和亚油酸的比例和油脂品质ꎬ抑制ＦＡＤ２基因的表达ꎬ能够降低Δ１２－脂肪酸去饱和酶的活性ꎬ致使种子中油酸含量增加ꎮ利用ＴＡＬＥＮｓ技术靶向敲除大豆ＦＡＤ２－１Ａ和ＦＡＤ２－１Ｂ基因ꎬ纯合双基因突变体的油酸含量显著上升ꎬ由２０％提高到８０％ꎬ而亚油酸含量大幅下降ꎬ由５０％降至４％[９ꎬ１０]ꎮＬｉｕ等利用ＲＮＡｉ技术抑制棉花ＦＡＤ２－１基因的表达ꎬ获得的棉花高油酸品系Ｈｉｇｈ－Ｏｌｅ￣ｉｃ和Ｍｏｎｏ－Ｃｏｔｔ的油酸含量分别达到７７％和８１％[１１]ꎮ近年来ꎬ棉花基因组研究进展迅速ꎬ二倍体棉种雷蒙德氏棉(Ｄ５)和亚洲棉(Ａ２)以及四倍体棉种陆地棉(ＡＤ１)和海岛棉(ＡＤ２)的基因组相继被破译[１２－１５]ꎬ为利用生物信息学在全基因组范围内进行重要基因家族的鉴定和分析提供了可能ꎮ目前ꎬ已知拟南芥基因组中含有１７个ＦＡＤ基因ꎬ水稻中有１０个ꎬ油菜中多达８４个[１６]ꎮ在雷蒙德氏棉基因组中ꎬＬｉｕ等鉴定了１９个ＦＡＤ基因[４]ꎮ然而ꎬ陆地棉中ＦＡＤ基因家族的系统分析尚未见报道ꎮ本研究利用最新发布的陆地棉标准系ＴＭ－１的基因组数据[１４]ꎬ对膜结合ＦＡＤ基因家族进行全基因组鉴定ꎬ分析其基因结构㊁染色体定位㊁保守基序㊁基因复制和顺式作用元件ꎬ并分析其在干旱胁迫㊁盐胁迫及施加外源褪黑素下基因的表达模式ꎬ为进一步研究棉花ＦＡＤ基因家族各成员的功能奠定基础ꎮ１㊀材料与方法１.１㊀供试材料供试陆地棉(ＧｏｓｓｙｐｉｕｍｈｉｒｓｕｔｕｍＬ.)品种为Ｋ８３６ꎬ种子由本实验室保存ꎮ采用１/２Ｈｏａｇｌａｎｄ营养液水培法将棉花幼苗培养至两叶一心ꎮ用１００μｍｏｌ/Ｌ褪黑素进行处理ꎬ分别于处理后０㊁３㊁６㊁１２ｈ对棉花叶片进行取样ꎬ每个样品３次生物学重复ꎬ置于液氮中冻存备用ꎮ１.２㊀陆地棉ＦＡＤ基因鉴定与注释陆地棉标准系ＴＭ－１的基因组序列数据来自于ＣｏｔｔｏｎＦＧＤ数据库[１７](ｈｔｔｐ://ｗｗｗ.ｃｏｔｔｏｎｆｇｄ.ｏｒｇ/)ꎮ利用拟南芥的１７个ＦＡＤ基因的氨基酸序列作为查询序列ꎬ检索棉花基因组蛋白数据库(ＢｌａｓｔｐꎬＥɤｅ－１０)ꎮ同时ꎬ从Ｐｆａｍ数据库(ｈｔｔｐ://ｐｆａｍ.ｘｆａｍ.ｏｒｇ/)下载ＦＡＤ蛋白保守结构域ＦＡ＿ｄｅｓａｔｕｒａｓｅ(ＰＦ００４８７)的隐马尔可夫模型文件ꎬ利用ＨＭＭＥＲ３.０软件搜索陆地棉的蛋白数据库[１８]ꎮ将获得的候选序列提交Ｐｆａｍ和ＳＭＡＲＴ(ｈｔｔｐ://ｓｍａｒｔ.ｅｍｂｌ－ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ.ｄｅ/)数据库ꎬ确认是否具有ＦＡＤ蛋白保守结构域ꎮ利用ＥｘＰＡＳｙ(ｈｔｔｐｓ://ｗｅｂ.ｅｘｐａｓｙ.ｏｒｇ/ｃｏｍｐｕｔｅ＿ｐｉ/)分析棉花ＦＡＤ基因家族成员的分子量和等电点[１９]ꎮ利用ＣＥＬＬＯ(ｈｔｔｐ://ｃｅｌｌｏ.ｌｉｆｅ.ｎｃｔｕ.ｅｄｕ.ｔｗ/)对棉花ＦＡＤ基因家族成员进行亚细胞定位预测[２０]ꎮ１.３㊀陆地棉ＦＡＤ的系统进化和染色体定位分析利用ＣｌｕｓｔａｌＷ软件对拟南芥和陆地棉ＦＡＤ蛋白序列进行多重序列比对ꎬ利用ＭＥＧＡ－Ｘ软件中的邻接法(ｎｅｉｇｈｂｏｒ－ｊｏｉｎｉｎｇꎬＮＪ)构建系统进化树ꎬＢｏｏｔｓｔｒａｐ值设置为１０００[２１]ꎮ根据陆地棉基因组提供的基因注释信息ꎬ获得ＦＡＤ基因在各染色体上的位置ꎬ利用ＭａｐＣｈａｒｔ２.３２软件绘制其染色体分布图[２２]ꎮ２１山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀１.４㊀陆地棉ＦＡＤ基因结构、保守基序和上游顺式作用元件分析首先从棉花基因组注释文件(ｇｆｆ文件)获得ＦＡＤ基因的ＤＮＡ和ｃＤＮＡ信息ꎬ利用ＧＳＤＳ２.０软件(ｈｔｔｐ://ｇｓｄｓ.ｃｂｉ.ｐｋｕ.ｅｄｕ.ｃｎ/)绘制棉花ＦＡＤ基因家族成员的基因结构图[２３]ꎻ利用在线软件ＭＥＭＥ(ｈｔｔｐ://ｍｅｍｅ－ｓｕｉｔｅ.ｏｒｇ/ｔｏｏｌｓ/ｍｅｍｅ)分析ＦＡＤ蛋白的保守基序[２４]ꎬ基序数值设定为１０ꎮ利用陆地棉基因组数据ꎬ提取ＦＡＤ基因转录起始位点上游１５００ｂｐ序列ꎬ在ＰｌａｎｔＣＡＲＥ数据库(ｈｔｔｐ://ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ.ｐｓｂ.ｕｇｅｎｔ.ｂｅ/ｗｅｂｔｏｏｌｓ/ｐｌａｎｔｃａｒｅ/ｈｔｍｌ/)中检索ꎬ鉴定上游启动子区域可能存在的顺式作用元件[２５]ꎮ１.５㊀陆地棉ＦＡＤ基因复制分析利用ＭＣＳｃａｎＸ软件分析陆地棉基因组内的同源基因[２６]ꎬ如比对上的序列长度超过长序列长度的７５％且序列的相似性超过７５％ꎬ则认为此同源基因为复制基因ꎬ并利用可视化工具Ｃｉｒｃｏｓ(ｈｔ￣ｔｐ://ｃｉｒｃｏｓ.ｃａ/)展示复制的同源关系[２７ꎬ２８]ꎮ采用ＫａＫｓ＿Ｃａｌｃｕｌａｔｏｒ２.０计算复制基因的Ｋａ(非同义替换率)和Ｋｓ(同义替换率)值ꎬ通过Ｋａ/Ｋｓ值分析环境选择压力[２９]ꎮ１.６㊀ＲＮＡ－ｓｅｑ分析利用前期试验得到的陆地棉干旱(ＰＥＧ)和盐胁迫(ＮａＣｌ)处理３㊁６㊁１２㊁２４ｈ后的转录组数据(未发表)ꎬ筛选得到ＦＡＤ基因表达量数据ꎮ利用ＦＰＫＭ(ｆｒａｇｍｅｎｔｓｐｅｒｋｉｌｏｂａｓｅｏｆｍｉｌｌｉｏｎｍａｐｐｅｄｒｅａｄｓ)对原始表达数据进行标准化处理ꎬ并利用ＴＢｔｏｏｌｓ软件绘制表达量热图ꎮ以ｌｏｇ２(ＦＣ)绝对值大于１为差异基因的筛选标准ꎮ１.７㊀基因表达分析采用北京艾德莱生物科技(Ａｉｄｌａｂ)有限公司植物ＲＮＡ快速提取试剂盒(ＲＮ３８０２)提取叶片总ＲＮＡꎬ分别取１μｇ总ＲＮＡ进行反转录ꎬ反应体系和操作程序参照ＴＲＵＥｓｃｒｉｐｔＲＴＭａｓｔｅｒＭｉｘ(Ｏｎ￣ｅＳｔｅｐｇＤＮＡＲｅｍｏｖａｌ)一步法基因组清除反转录试剂盒(ＰＣ７０)说明ꎮ将反转录产物稀释１０倍ꎬ选择Ｕｂｉｑｕｉｔｉｎ(ＧｅｎＢａｎｋＮｏ.ＡＹ１８９９７２)基因作为内参基因ꎬ进行定量ＲＴ－ＰＣＲꎬ所用引物见表１ꎬ由北京六合华大基因科技有限公司合成ꎮ选用㊀㊀表１㊀定量ＰＣＲ引物序列序号基因正向引物(５ᶄ－３ᶄ)反向引物(３ᶄ－５ᶄ)１ＧＨ＿Ａ０１Ｇ１３８０ＧＧＧＡＧＣＴＴＴＡＴＣＧＡＣＣＧＴＧＧＡＣＧＡＧＣＣＡＣＧＴＧＴＡＴＧＣＧＧＧＴＴＡＴ２ＧＨ＿Ａ０１Ｇ１３８２ＧＴＴＴＣＣＡＧＣＧＣＴＣＣＧＴＴＴＴＡＣＧＧＡＣＣＣＡＡＡＣＧＣＣＧＧＴＣＡＡＡＡＴＣ３ＧＨ＿Ａ０４Ｇ１１１１ＡＣＣＴＴＴＧＧＡＡＣＡＧＡＡＧＴＣＣＧＧＧＴＣＴＴＴＴＣＧＴＴＣＧＧＴＣＧＧＧＡＣＡＡ４ＧＨ＿Ａ０５Ｇ０４２４ＧＣＣＡＡＧＧＴＧＣＣＡＴＣＴＣＡＧＧＡＡＡＴＧＧＧＴＴＧＣＴＧＡＧＡＡＴＣＣＴＴＧＣＣ５ＧＨ＿Ａ０５Ｇ１２４８ＡＡＡＣＴＣＴＧＧＣＣＡＴＣＣＡＧＡＣＴＣＧＡＡＧＣＣＧＡＣＡＣＴＴＴＣＣＣＡＴＴＧＣＴ６ＧＨ＿Ａ０７Ｇ１１４４ＣＡＴＧＧＧＴＴＣＣＧＴＴＧＣＣＴＧＡＧＡＡＡＣＡＣＧＧＧＧＡＡＴＧＣＡＡＡＴＡＧＧＧＧ７ＧＨ＿Ａ０７Ｇ１５２２ＡＧＴＧＣＧＧＡＡＧＡＧＣＴＧＡＡＡＧＡＧＣＣＣＡＧＧＧＴＧＡＴＡＣＧＣＣＡＧＡＡＡＧＧ８ＧＨ＿Ａ０９Ｇ１０７６ＧＧＧＡＣＣＡＴＧＴＴＴＴＧＧＧＣＴＧＴＣＴＣＧＧＡＣＡＴＣＧＧＡＡＣＣＣＡＡＧＡＣＴＣ９ＧＨ＿Ａ１０Ｇ２６２９ＴＣＡＣＣＡＴＧＧＴＣＡＴＧＡＣＧＡＧＡＡＧＣＡＴＣＣＣＧＡＴＣＡＡＧＣＧＴＣＧＴＡＡＧＣ１０ＧＨ＿Ａ１１Ｇ０９６８ＧＧＣＴＴＧＴＣＡＣＧＧＡＧＴＴＣＴＣＣＡＡＣＣＣＡＣＡＣＧＣＴＡＴＣＧＣＡＴＣＴＣＡＡ１１ＧＨ＿Ａ１１Ｇ３５８８ＡＴＧＣＡＧＡＡＧＡＧＣＧＡＴＣＣＧＴＧＡＣＴＣＴＴＴＣＧＴＣＡＧＣＴＴＧＣＴＣＣＣＡＣ１２ＧＨ＿Ａ１２Ｇ１２５８ＡＣＣＣＣＡＣＴＣＴＴＡＡＡＴＣＴＣＧＣＣＧＡＧＧＴＡＴＴＧＣＣＡＡＧＣＴＧＴＧＧＴＧＧ１３ＧＨ＿Ａ１３Ｇ０６７８ＣＡＣＣＡＧＴＡＣＧＣＣＡＴＴＡＣＴＧＣＧＡＡＡＣＡＣＧＴＧＧＧＡＴＧＧＡＣＣＡＡＣＴＧ１４ＧＨ＿Ａ１３Ｇ２１２６ＴＡＴＡＧＧＣＣＡＣＧＡＴＴＧＣＧＣＴＣＡＣＧＴＧＣＣＴＧＴＣＡＴＧＣＴＴＡＡＡＣＣＧＣ１５ＧＨ＿Ｄ０１Ｇ１４６４ＧＣＧＣＴＣＣＧＴＴＴＴＡＣＧＣＴＣＡＴＴＣＡＣＧＴＴＧＧＡＧＡＧＡＧＣＣＴＧＡＧＧＡＡ１６ＧＨ＿Ｄ０４Ｇ１４５４ＡＴＣＡＴＧＧＣＡＣＣＣＧＴＴＧＴＣＴＧＡＧＧＧＴＣＧＡＡＧＴＧＣＧＡＡＣＣＡＣＴＣＴＴ１７ＧＨ＿Ｄ０５Ｇ０４２６ＧＴＴＴＣＣＡＡＧＧＴＴＧＣＣＡＡＧＧＴＧＣＣＴＧＣＡＡＧＧＣＴＧＣＴＧＡＴＣＧＡＡＧＡ１８ＧＨ＿Ｄ０６Ｇ１４７４ＡＧＧＴＧＡＡＧＧＡＧＡＴＴＧＣＴＣＣＣＧＡＡＧＧＧＣＣＧＡＴＡＣＴＣＣＧＡＴＣＣＡＴＴ１９ＧＨ＿Ｄ０７Ｇ１１２５ＧＡＡＡＣＴＣＧＡＣＡＣＣＡＧＴＡＣＧＣＧＡＣＴＴＴＧＣＣＴＧＧＧＣＴＴＣＴＡＴＧＣＣＡ２０ＧＨ＿Ｄ０７Ｇ１５２６ＧＴＡＴＣＡＣＣＣＴＧＧＡＡＣＧＧＣＴＴＧＧＧＴＧＣＣＣＡＣＡＣＧＣＴＡＴＣＡＣＡＴＣＴ２１ＧＨ＿Ｄ０８Ｇ２８１１ＣＧＡＣＡＡＧＡＡＡＧＧＡＣＡＣＧＧＧＡＣＡＣＡＣＣＡＴＣＣＣＡＴＧＣＴＧＡＴＣＣＣＡＧ２２ＧＨ＿Ｄ０９Ｇ１０２８ＡＣＡＧＣＡＡＣＴＴＧＴＴＴＧＣＴＣＣＣＣＡＣＴＴＣＴＧＣＴＣＧＴＡＴＣＣＧＴＧＧＴＧＧ２３ＧＨ＿Ｄ１０Ｇ２７３４ＧＡＡＧＣＴＡＣＣＧＡＡＧＣＡＧＣＡＡＡＧＣＡＣＡＣＧＡＣＡＴＣＡＣＣＡＡＴＧＴＣＡＣＴＣＡ２４ＧＨ＿Ｄ１１Ｇ０９９９ＡＧＧＣＴＴＧＴＣＡＣＧＧＡＧＴＴＴＴＣＣＡＣＣＣＡＣＡＣＧＣＴＡＴＣＧＣＡＴＣＴＣＡＡ２５ＧＨ＿Ｄ１１Ｇ３６０８ＴＧＣＡＡＣＡＣＡＣＴＣＡＣＣＣＴＧＣＡＴＴＧＣＣＴＴＴＧＴＴＧＣＴＴＣＣＡＴＴＧＣＧＴ２６ＵｂｉｑｕｉｔｉｎＡＡＧＡＣＣＴＡＣＡＣＣＡＡＧＣＣＣＡＡＧＡＣＡＣＴＣＣＧＣＡＴＴＡＧＧＡＣＡＣＴＣ３１㊀第４期㊀㊀㊀㊀陈义珍ꎬ等:陆地棉膜结合脂肪酸去饱和酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析Ａｉｄｌａｂ公司的２ˑＳｙｂｒＧｒｅｅｎｑＰＣＲＭｉｘ试剂盒ꎬ反应体系为２０μＬ:２ˑＳＹＢＲｑＰＣＲＭｉｘ１０μＬꎬ基因特异性上下游引物各０.４μＬ(１０μｍｏｌ/Ｌ)ꎬ模板ｃＤＮＡ０.８μＬꎬ补ｄｄＨ２Ｏ至２０μＬꎮ使用Ｔｈｅｒ￣ｍｏＦｉｓｈｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＱｕａｎｔＳｔｕｄｉｏ５荧光定量ＰＣＲ仪ꎬ反应程序:９５ħ预变性３ｍｉｎꎻ９５ħ１５ｓꎬ６０ħ１５ｓꎬ４０个循环ꎻ熔点曲线程序为９５ħ１５ｓꎬ６０ħ１ｍｉｎꎬ９５ħ１５ｓꎮ每个样品进行３次重复试验ꎬ采用２－әәＣｔ法计算基因的表达量ꎮ利用Ｇｒａｐｈｐａｄ进行差异显著性分析ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀陆地棉ＦＡＤ基因家族成员的鉴定在陆地棉基因组中共鉴定出３７个ＦＡＤ基因(表２)ꎬ均含有保守的ＦＡ＿ｄｅｓａｔｕｒａｓｅ结构域(ＰＦ００４８７)ꎮＦＡＤ蛋白的氨基酸序列长度差异较大ꎬＧＨ＿Ａ１３Ｇ０６７８最短ꎬ为３０８个氨基酸ꎬ而ＧＨ＿Ａ１０Ｇ２６２９和ＧＨ＿Ｄ１０Ｇ２７３４最长ꎬ均为４５０个氨基酸ꎻＧＨ＿Ａ１３Ｇ０６７８的分子量最小ꎬ为３５.４１ｋＤａꎬＧＨ＿Ａ１２Ｇ１２５８的分子量最大ꎬ为５１.８７ｋＤａꎻＦＡＤ蛋白的等电点差异较大ꎬＧＨ＿Ｄ０６Ｇ１４７４的等电点最小ꎬ为６.９５ꎬ其余ＦＡＤ蛋白的等电点均在７.２９及以上ꎬ为碱性ꎬ以ＧＨ＿Ｄ０５Ｇ１２４５的等电点最大(９.３７)ꎮ大多数ＦＡＤ蛋白定位在内质网和质膜上ꎬ少数ＦＡＤ蛋白位于叶绿体中ꎬ仅ＧＨ＿Ｄ１２Ｇ１２７４位于溶酶体中(表２)ꎮ㊀㊀表２㊀陆地棉ＦＡＤ基因家族基本信息基因染色体定位亚家族外显子数量氨基酸序列长度分子量(ｋＤａ)等电点亚细胞定位ＧＨ＿Ａ０１Ｇ１３８０Ａ０１:５２４３７２５８－５２４３８４０９Ｏｍｅｇａ１３８３４４.３７８.９７内质网ＧＨ＿Ａ０１Ｇ１３８２Ａ０１:５２７９３６７６－５２７９４８２７Ｏｍｅｇａ１３８３４４.３７９.０６内质网ＧＨ＿Ａ０１Ｇ２４５３Ａ０１:１１７６６１８８５－１１７６６４８７９Ｏｍｅｇａ８４２７４９.５３８.１７叶绿体ＧＨ＿Ａ０４Ｇ１１１１Ａ０４:７６６７９８５５－７６６８１８５７Ｏｍｅｇａ８４４６５０.９６８.４７叶绿体ＧＨ＿Ａ０５Ｇ０４２４Ａ０５:３９３２２８４－３９３３６２７Ｆｒｏｎｔ－ｅｎｄ１４４７５１.１６８.４３质膜ＧＨ＿Ａ０５Ｇ１２４８Ａ０５:１１３４２４６８－１１３４４４５３Ｆｉｒｓｔ５４０５４６.２８９.２６质膜ＧＨ＿Ａ０６Ｇ１４３５Ａ０６:８９１４６２６４－８９１４７９５２Ｓｐｈｉｎｇｏｌｉｐｉｄ２３３０３８.４０７.２９质膜ＧＨ＿Ａ０７Ｇ１１４４Ａ０７:１８０１４５７９－１８０１６２８０Ｏｍｅｇａ８３７６４３.５０８.８４内质网ＧＨ＿Ａ０７Ｇ１５２２Ａ０７:３０４３２５１２－３０４３３８５５Ｆｒｏｎｔ－ｅｎｄ１４４７５１.１８８.３６质膜ＧＨ＿Ａ０８Ｇ２８１８Ａ０８:１２４５７７５２８－１２４５７８８７１Ｆｒｏｎｔ－ｅｎｄ１４４７５１.２０８.６４质膜ＧＨ＿Ａ０９Ｇ１０７６Ａ０９:６２９５７８６６－６２９５９６１４Ｏｍｅｇａ８３８８４５.０３９.０５内质网ＧＨ＿Ａ１０Ｇ０２６０Ａ１０:２１４７３９０－２１４９４４９Ｓｐｈｉｎｇｏｌｉｐｉｄ２３３１３８.６２８.８２质膜ＧＨ＿Ａ１０Ｇ２６２９Ａ１０:１１４４１１６７３－１１４４１４２８８Ｏｍｅｇａ８４５０５１.１９８.９１叶绿体ＧＨ＿Ａ１１Ｇ０９６８Ａ１１:８７６４８４０－８７６６１８３Ｆｒｏｎｔ－ｅｎｄ１４４７５１.３８８.９４质膜ＧＨ＿Ａ１１Ｇ３５８８Ａ１１:１１９６８０９８０－１１９６８２１３４Ｏｍｅｇａ１３８４４４.２５８.９６内质网ＧＨ＿Ａ１２Ｇ１２５８Ａ１２:８０８７２６８０－８０８７５０３４Ｆｒｏｎｔ－ｅｎｄ２４４９５１.８７７.９８质膜ＧＨ＿Ａ１３Ｇ０６７８Ａ１３:１４２５３４３３－１４２５５０５６Ｏｍｅｇａ８３０８３５.４１８.６９质膜ＧＨ＿Ａ１３Ｇ２１２６Ａ１３:１０５０４５５７０－１０５０４９３８６Ｏｍｅｇａ１０４４５５１.５９９.０９叶绿体ＧＨ＿Ａ１３Ｇ２４２３Ａ１３:１０８６０９３７６－１０８６１０５３３Ｏｍｅｇａ１３８５４４.０６９.０９内质网ＧＨ＿Ｄ０１Ｇ１４６３Ｄ０１:３０７８３１６４－３０７８４３１５Ｏｍｅｇａ１３８３４４.２８８.９４内质网ＧＨ＿Ｄ０１Ｇ１４６４Ｄ０１:３０８２４７５１－３０８２５９０２Ｏｍｅｇａ１３８３４４.１８９.０４内质网ＧＨ＿Ｄ０１Ｇ２５２９Ｄ０１:６４２４５４０６－６４２４８４０８Ｏｍｅｇａ８４３５５０.４０７.４２叶绿体ＧＨ＿Ｄ０４Ｇ１４５４Ｄ０４:４７８３２９２０－４７８３４９１９Ｏｍｅｇａ８４４６５０.７２８.５２叶绿体ＧＨ＿Ｄ０５Ｇ０４２６Ｄ０５:３４１９７９０－３４２１１３３Ｆｒｏｎｔ－ｅｎｄ１４４７５１.２０８.６８质膜ＧＨ＿Ｄ０５Ｇ１２４５Ｄ０６:１０３２７２０４－１０３２９１４２Ｆｉｒｓｔ５３８６４４.２４９.３７质膜ＧＨ＿Ｄ０６Ｇ１４７４Ｄ０７:４４７７４８９２－４４７７６５６２Ｓｐｈｉｎｇｏｌｉｐｉｄ２３３０３８.３５６.９５质膜ＧＨ＿Ｄ０７Ｇ１１２５Ｄ０７:１４０２９８６６－１４０３１５６８Ｏｍｅｇａ８３７６４３.５６８.８３内质网ＧＨ＿Ｄ０７Ｇ１５２６Ｄ０７:２２７３７９９０－２２７３９３３３Ｆｒｏｎｔ－ｅｎｄ１４４７５１.１９８.５５质膜ＧＨ＿Ｄ０８Ｇ２８１１Ｄ０８:６８６０４５７０－６８６０５９１３Ｆｒｏｎｔ－ｅｎｄ１４４７５１.２７８.６１质膜ＧＨ＿Ｄ０９Ｇ１０２８Ｄ０９:３５４９７４５４－３５４９９２１６Ｏｍｅｇａ８３８８４５.１１９.０５内质网ＧＨ＿Ｄ１０Ｇ０２７３Ｄ１０:２１５７５１５－２１５９４７４Ｓｐｈｉｎｇｏｌｉｐｉｄ２３２３３７.７９７.３０质膜ＧＨ＿Ｄ１０Ｇ２７３４Ｄ１０:６６２６０６１４－６６２６３２９５Ｏｍｅｇａ８４５０５１.１５８.９１叶绿体ＧＨ＿Ｄ１１Ｇ０９９９Ｄ１１:８２８８９８２－８２９０３２５Ｆｒｏｎｔ－ｅｎｄ１４４７５１.３７８.９４质膜４１山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀㊀㊀表２(续)基因染色体定位亚家族外显子数量氨基酸序列长度分子量(ｋＤａ)等电点亚细胞定位ＧＨ＿Ｄ１１Ｇ３６０８Ｄ１１:６９７１５４６１－６９７１６６１５Ｏｍｅｇａ１３８４４４.２７９.０４内质网ＧＨ＿Ｄ１２Ｇ１２７４Ｄ１２:３９９３３６１９－３９９３５９６０Ｆｒｏｎｔ－ｅｎｄ３３９５４５.１３７.３０溶酶体ＧＨ＿Ｄ１３Ｇ２１０７Ｄ１３:５９０１５８２１－５９０１９６２６Ｏｍｅｇａ１０４４２５１.３２９.１７叶绿体ＧＨ＿Ｄ１３Ｇ２４１４Ｄ１３:６２４５６４５４－６２４５７６０５Ｏｍｅｇａ１３８３４３.８９８.９５内质网２.２㊀陆地棉ＦＡＤ基因的系统进化和染色体定位分析为了研究陆地棉ＦＡＤ基因家族成员之间的进化关系ꎬ我们利用陆地棉和拟南芥ＦＡＤ蛋白序列构建了系统进化树ꎮ按照亲缘关系的远近ꎬ将陆地棉ＦＡＤ基因家族分为４个亚家族ꎬ分别为Ｆｉｒｓｔ㊁Ｓｐｈｉｎｇｏｌｉｐｉｄ㊁Ｆｒｏｎｔ－ｅｎｄ和Ｏｍｅｇａ亚家族(图１)ꎮ４个亚家族中的ＦＡＤ成员数量差异较大ꎬ其中ꎬＦｉｒｓｔ亚家族中陆地棉ＦＡＤ成员最少ꎬ仅有２个ꎬ而拟南芥ＦＡＤ成员多达９个ꎻＳｐｈｉｎｇｏｌｉｐｉｄ亚家族中仅含有１个拟南芥ＦＡＤ成员ꎬ却含有４个陆地棉成员ꎻＦｒｏｎｔ－ｅｎｄ亚家族中陆地棉和拟南芥的ＦＡＤ成员分别为１０个和２个ꎻＯｍｅｇａ亚家族中陆地棉ＦＡＤ成员数量最多ꎬ为２１个ꎬ拟南芥ＦＡＤ成员为５个ꎮ图１㊀陆地棉ＦＡＤ基因家族的系统进化树５１㊀第４期㊀㊀㊀㊀陈义珍ꎬ等:陆地棉膜结合脂肪酸去饱和酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析㊀㊀根据陆地棉标准系ＴＭ－１的基因组注释信息ꎬ将３７个ＦＡＤ基因定位在２２条染色体上ꎬ其中Ａ０１㊁Ａ１３和Ｄ０１染色体上分别含有３个ＦＡＤ基因ꎻＡ０５㊁Ａ０７㊁Ａ１０㊁Ａ１１㊁Ｄ０５㊁Ｄ０７㊁Ｄ１０㊁Ｄ１１和Ｄ１３染色体上分别含有２个ＦＡＤ基因ꎻ其余１０条染色体上分别含有１个ＦＡＤ基因(图２)ꎮ图２㊀陆地棉ＦＡＤ基因家族的染色体分布２.３㊀陆地棉ＦＡＤ基因结构和保守基序分析陆地棉ＦＡＤ基因４个亚家族呈现不同的结构特征(图３)ꎮＦｉｒｓｔ亚家族的ＦＡＤ成员具有相同的基因结构ꎬ均含有５个外显子ꎻＳｐｈｉｎｇｏｌｉｐｉｄ亚家族的ＦＡＤ基因亦具有相同的基因结构ꎬ均含有２个外显子ꎻＦｒｏｎｔ－ｅｎｄ亚家族的基因结构也比较保守ꎬ１０个ＦＡＤ成员中ꎬ８个ＦＡＤ基因含有１个外显子ꎬ其余２个ＦＡＤ成员含有２个或３个外显子ꎻＯｍｅｇａ亚家族的基因结构存在３种方式ꎬ１１个ＦＡＤ成员含有８个外显子ꎬ２个成员含有１０个外显子ꎬ剩余的８个成员含有１个外显子ꎮ利用ＭＥＭＥ分析陆地棉ＦＡＤ蛋白的保守基序ꎬ共发现３个保守组氨酸基序(Ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ－ｂｏｘ１㊁Ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ－ｂｏｘ２和Ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ－ｂｏｘ３)ꎬ但不同亚家族成员的组氨酸基序的序列不同(图４)ꎮＯｍｅｇａ亚家族的Ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ－ｂｏｘ１为Ｈ[Ｄ/Ｅ]Ｃ[Ｇ/Ａ]ＨꎬＨｉｓ￣ｔｉｄｉｎｅ－ｂｏｘ２为Ｈ[Ｒ/Ｄ][Ｒ/Ｔ/Ｉ]ＨＨꎬＨｉｓｔｉｄｉｎｅ－ｂｏｘ３为Ｈ[Ｖ/Ｉ][Ｉ/Ａ/Ｐ]ＨＨꎬ尽管中间的氨基酸残基不同ꎬ但两侧均为保守的组氨酸残基ꎮＦｒｏｎｔ－ｅｎｄ亚家族的Ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ－ｂｏｘ１和Ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ－ｂｏｘ２序列十分保守ꎻＨｉｓｔｉｄｉｎｅ－ｂｏｘ３为Ｑ[Ｌ/Ｉ/Ｖ]ＥＨＨꎬ其起始氨基酸为谷酰胺ꎮＳｐｈｉｎｇｏｌｉｐｉｄ亚家族成员的３个组氨酸基序都十分保守ꎬ且基序两侧皆为保守的组氨酸ꎮＦｉｒｓｔ亚家族Ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ－ｂｏｘ３为典型的组氨酸基序ꎬＨｉｓｔｉｄｉｎｅ－ｂｏｘ１的最后一个氨基酸残基为亮氨酸ꎬ而Ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ－ｂｏｘ２不具有典型的组氨酸基序特征ꎮ２.４㊀陆地棉ＦＡＤ基因复制分析基因复制在基因家族扩张过程中发挥重要作用ꎮ利用ＭＣＳｃａｎＸ对陆地棉基因组中的基因复制事件进行分析ꎬ发现ＦＡＤ基因家族共存在２８对片段复制基因ꎬ无串联复制基因ꎮ其中ꎬ２１对基因复制发生在Ａ和Ｄ亚基因组之间ꎬ４对发生在Ａ亚基因组之内ꎬ剩余３对发生在Ｄ亚基因组之内(图５)ꎬ表明片段复制是棉花ＦＡＤ基因家族扩张的主要方式ꎮ随后ꎬ利用ＫａＫｓ＿Ｃａｌｃｕｌａｔｏｒ分析复制基因的Ｋａ/Ｋｓ值ꎬ结果显示所有复制基因的Ｋａ/Ｋｓ值均小于０.５５(表３)ꎮ６１山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀图３㊀陆地棉ＦＡＤ基因结构分析图４㊀陆地棉ＦＡＤ基因家族的３个保守组氨酸富集区７１㊀第４期㊀㊀㊀㊀陈义珍ꎬ等:陆地棉膜结合脂肪酸去饱和酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析图５㊀陆地棉ＦＡＤ基因家族的共线性分析㊀㊀表３㊀陆地棉ＦＡＤ家族基因的复制分析复制基因对ＫａＫｓＫａ/Ｋｓ复制类型ＧＨ＿Ａ０１Ｇ１３８０:ＧＨ＿Ｄ０１Ｇ１４６３０.００９０.０２２０.４１３片段复制ＧＨ＿Ａ０４Ｇ１１１１:ＧＨ＿Ｄ０４Ｇ１４５４０.０１１０.０５６０.１９９片段复制ＧＨ＿Ａ０５Ｇ０４２４:ＧＨ＿Ｄ０５Ｇ０４２６０.００９０.０３１０.２７７片段复制ＧＨ＿Ａ０５Ｇ１２４８:ＧＨ＿Ｄ０５Ｇ１２４５０.０１００.０２００.５１７片段复制ＧＨ＿Ａ０６Ｇ１４３５:ＧＨ＿Ｄ０６Ｇ１４７４０.００８０.０４００.２１４片段复制ＧＨ＿Ａ０６Ｇ１４３５:ＧＨ＿Ａ１０Ｇ０２６００.０７１０.６３００.１１３片段复制ＧＨ＿Ａ０６Ｇ１４３５:ＧＨ＿Ｄ１０Ｇ０２７３０.０７１０.６６４０.１０６片段复制ＧＨ＿Ａ０７Ｇ１１４４:ＧＨ＿Ｄ０７Ｇ１１２５０.０１００.０３２０.３２２片段复制ＧＨ＿Ａ０７Ｇ１１４４:ＧＨ＿Ａ０９Ｇ１０７６０.１５５０.７１００.２１８片段复制ＧＨ＿Ａ０７Ｇ１１４４:ＧＨ＿Ｄ０９Ｇ１０２８０.１５５０.７４３０.２０８片段复制ＧＨ＿Ａ０７Ｇ１５２２:ＧＨ＿Ｄ０７Ｇ１５２６０.００１０.０３７０.０２６片段复制ＧＨ＿Ａ０７Ｇ１５２２:ＧＨ＿Ａ１２Ｇ１２５８０.１６５２.１８２０.０７６片段复制ＧＨ＿Ａ０９Ｇ１０７６:ＧＨ＿Ｄ０９Ｇ１０２８０.００２０.０２４０.０９３片段复制ＧＨ＿Ａ０９Ｇ１０７６:ＧＨ＿Ｄ０７Ｇ１１２５０.１４５０.７５６０.１９２片段复制ＧＨ＿Ａ１０Ｇ０２６０:ＧＨ＿Ｄ１０Ｇ０２７３０.００４０.０５８０.０６９片段复制ＧＨ＿Ａ１０Ｇ２６２９:ＧＨ＿Ｄ１０Ｇ２７３４０.００６０.０５８０.１００片段复制ＧＨ＿Ａ１０Ｇ０２６０:ＧＨ＿Ｄ０６Ｇ１４７４０.０７５０.６７００.１１１片段复制ＧＨ＿Ａ１１Ｇ０９６８:ＧＨ＿Ａ１２Ｇ１２５８０.１３６１.９４９０.０７０片段复制ＧＨ＿Ａ１１Ｇ０９６８:ＧＨ＿Ｄ０７Ｇ１５２６０.０９３０.８２９０.１１２片段复制８１山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀㊀㊀表３(续)复制基因对ＫａＫｓＫａ/Ｋｓ复制类型ＧＨ＿Ａ１１Ｇ０９６８:ＧＨ＿Ｄ１１Ｇ０９９９０.００５０.０２００.２３７片段复制ＧＨ＿Ａ１１Ｇ０９６８:ＧＨ＿Ｄ１２Ｇ１２７４０.１４２１.８９１０.０７５片段复制ＧＨ＿Ａ１２Ｇ１２５８:ＧＨ＿Ｄ０７Ｇ１５２６０.１６７１.９６７０.０８５片段复制ＧＨ＿Ａ１２Ｇ１２５８:ＧＨ＿Ｄ１１Ｇ０９９９０.１３９１.９０００.０７３片段复制ＧＨ＿Ａ１２Ｇ１２５８:ＧＨ＿Ｄ１２Ｇ１２７４０.０１６０.０８４０.１９４片段复制ＧＨ＿Ａ１３Ｇ２１２６:ＧＨ＿Ｄ１３Ｇ２１０７０.００３０.０３１０.０９２片段复制ＧＨ＿Ｄ０６Ｇ１４７４:ＧＨ＿Ｄ１０Ｇ０２７３０.０７３０.７０５０.１０３片段复制ＧＨ＿Ｄ０７Ｇ１１２５:ＧＨ＿Ｄ０９Ｇ１０２８０.１４５０.７９２０.１８４片段复制ＧＨ＿Ｄ１１Ｇ０９９９:ＧＨ＿Ｄ１２Ｇ１２７４０.１４５１.８８５０.０７７片段复制２.５㊀陆地棉ＦＡＤ基因上游顺式作用元件分析利用陆地棉ＦＡＤ基因转录起始位点上游１５００ｂｐ序列分析顺式作用元件ꎬ结果发现棉花ＦＡＤ基因的上游序列除了存在启动子核心元件ＴＡＴＡ－ｂｏｘ和ＣＡＡＴ－ｂｏｘ外ꎬ还存在许多激素和逆境胁迫响应元件(图６)ꎮ其中ꎬ植物激素响应元件有９种ꎬ分别是ＡＢＲＥ㊁ＡｕｘＲＥ㊁ＣＧＴＣＡ－ｍｏ￣ｔｉｆ㊁ＴＧＡ－ｅｌｅｍｅｎｔ㊁ＥＲＥ㊁ＧＡＲＥ－ｍｏｔｉｆ㊁Ｐ－ｂｏｘ㊁ＴＣＡ－ｅｌｅｍｅｎｔ和ＴＧＡＣＧ－ｍｏｔｉｆꎻＡＢＲＥ㊁ＥＲＥ和ＴＣＡ－ｅｌｅ￣ｍｅｎｔ分别响应脱落酸㊁乙烯和水杨酸ꎬＴＧＡＣＧ－ｍｏｔｉｆ和ＣＧＴＣＡ－ｍｏｔｉｆ为茉莉酸甲酯响应元件ꎬＡｕｘＲＥ和ＴＧＡ－ｅｌｅｍｅｎｔ为生长素响应元件ꎬＧＡＲＥ－ｍｏｔｉｆ和Ｐ－ｂｏｘ为赤霉素响应元件ꎮ逆境胁迫响应元件有６种ꎬ包括ＡＲＥ㊁ＤＲＥ㊁ＬＴＲ㊁ＭＢＳ㊁ＷＵＮ－ｍｏｔｉｆ和ＴＣ－ｒｉｃｈꎬ分别是缺氧胁迫㊁冷害㊁低温㊁干旱㊁损伤和防御响应元件ꎮ图６㊀陆地棉ＦＡＤ基因启动子区域顺式作用元件示意图９１㊀第４期㊀㊀㊀㊀陈义珍ꎬ等:陆地棉膜结合脂肪酸去饱和酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析２.６㊀陆地棉ＦＡＤ家族基因在盐胁迫和干旱胁迫下的表达特征为明确ＦＡＤ基因在盐胁迫和干旱胁迫下的表达模式ꎬ基于转录组数据对３７个ＦＡＤ基因在两种胁迫处理不同时间点陆地棉叶片中的表达量进行聚类分析ꎬ结果如图７所示ꎮ图中ｌｏｇ２(ＦＣ)代表ｌｏｇ２(ＦｏｌｄＣｈａｎｇｅ)ꎻＮａＣｌ－３ｈ㊁ＮａＣｌ－６ｈ㊁ＮａＣｌ－１２ｈ㊁ＮａＣｌ－２４ｈ分别代表盐处理３㊁６㊁１２㊁２４ｈ后的样品ꎻＰＥＧ－３ｈ㊁ＰＥＧ－６ｈ㊁ＰＥＧ－１２ｈ㊁ＰＥＧ－２４ｈ分别代表干旱处理３㊁６㊁１２㊁２４ｈ后的样品ꎮ图７㊀陆地棉３７个ＦＡＤ基因在盐胁迫和㊀㊀㊀干旱胁迫下的表达分析㊀㊀盐胁迫下ꎬ３７个ＦＡＤ基因呈现不同的表达模式ꎬ其中有２８个ＦＡＤ基因在不同处理时间均有表达ꎬ７个ＦＡＤ基因未检测到表达信号ꎬ而ＧＨ＿Ａ０６Ｇ１４３５基因仅在处理后６ｈ检测到表达量增加ꎬＧＨ＿Ｄ０１Ｇ２５２９仅在处理后２４ｈ检测到表达量增加ꎮ另外ꎬ２８个ＦＡＤ基因呈现不同的表达模式ꎬ１７个ＦＡＤ基因表达量降低ꎬ７个ＦＡＤ基因表达量增加[ｌｏｇ２(ＦＣ)>１]ꎬ４个基因的表达量先增后降ꎬ２个基因的表达量先降后增(ＧＨ＿Ｄ０８Ｇ２８１１和ＧＨ＿Ｄ１１Ｇ０９９９)ꎮ干旱胁迫下ꎬ３７个ＦＡＤ基因中有２７个在不同处理时间均有表达ꎬ有６个未检测到表达量变化ꎬ有４个仅在两个处理时间点下表达量增加ꎮ另外ꎬ２７个ＦＡＤ基因中仅ＧＨ＿Ｄ０４Ｇ１４５４表达量增加ꎬ１７个基因在干旱胁迫下表达量降低ꎬ９个基因仅在一个或两个处理时间(６ｈ或１２ｈ)点下表达量增加ꎬ其他时间点的表达量降低ꎮ褪黑素作为一种重要的多效性抗氧化分子ꎬ能帮助植物抵御不利环境的危害ꎬ而且外源褪黑素能显著缓解逆境胁迫引起的伤害[３０ꎬ３１]ꎮ因此ꎬ本研究基于干旱胁迫和盐胁迫下ＦＡＤ基因的转录组结果ꎬ选出２５个ＦＡＤ基因(包括Ｆｒｏｎｔ－ｅｎｄ亚家族的８个ꎬＯｍｅｇａ亚家族的１５个ꎬＦｉｒｓｔ亚家族的１个ꎬＳｐｈｉｎｇｏｌｉｐｉｄ亚家族的１个)ꎬ通过在棉花苗期施加外源褪黑素ꎬ进一步探究ＦＡＤ基因在外源褪黑素下的表达特征ꎮ定量分析结果显示ꎬ在褪黑素处理后ꎬ１个ＦＡＤ基因(ＧＨ＿Ａ０１Ｇ１３８０)未检测到表达量的变化ꎬ另外２４个ＦＡＤ基因与对照相比ꎬ有７个基因表达量增加ꎬ１７个基因表达量降低ꎬ且上调表达的ＦＡＤ基因均在处理后６ｈ表达量增加最多ꎮＦｒｏｎｔ－ｅｎｄ亚家族８个ＦＡＤ基因中有６个基因在褪黑素处理后表达量增加ꎬ２个基因表达量降低ꎻＯｍｅｇａ亚家族表达的１４个ＦＡＤ基因中仅有１个在处理后表达量增加ꎬ其他基因都呈现表达量降低趋势ꎻＦｉｒｓｔ㊁Ｓｐｈｉｎｇｏｌｉｐｉｄ亚家族的各１个基因则均在处理后表现为表达量降低(图８)ꎮ３㊀讨论与结论植物脂肪酸作为储藏油脂和细胞膜脂的重要组分ꎬ既为植物的生长发育提供能量ꎬ也在响应多种逆境胁迫中发挥重要作用[３]ꎮＦＡＤ是植物脂肪酸进一步去饱和反应中的关键酶ꎬ目前已在拟南芥㊁水稻㊁花生㊁大豆和油菜等物种中相继完成了全基因组水平上的鉴定和分析[１６]ꎮ本研究从陆地棉基因组中鉴定出３７个ＦＡＤ基因ꎬ而二倍体雷蒙德氏棉仅含有１９个ＦＡＤ成员[４]ꎬ是其１.９５倍ꎬ造成这种差异的原因可能是棉花进化过程中的异源多倍化现象ꎮ棉属植物进化分析表明ꎬ在１７０万~１９０万年前ꎬ陆地棉由Ａ基因组供体亚洲棉和Ｄ基因组供体雷蒙德氏棉种间杂交加倍而成[１４]ꎮ另外ꎬ陆地棉ＦＡＤ基因数量远多于模式植物拟南芥和水稻ꎬ分别是其２.１８倍和３.７０倍ꎮ０２山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀柱上∗㊁∗∗分别表示同一基因在不同处理时间与处理０ｈ相比差异显著(Ｐ<０.０５)㊁极显著(Ｐ<０.０１)ꎮ图８㊀陆地棉２４个ＦＡＤ基因在褪黑素处理不同时间后的表达分析㊀㊀进化分析将陆地棉和拟南芥的ＦＡＤ基因分为４个亚家族ꎬ且每个物种的ＦＡＤ基因在４个亚家族中均有分布ꎬ表明ＦＡＤ基因的分化可能早于棉花和拟南芥的物种分化ꎮ除了Ｆｉｒｓｔ亚家族ꎬ其他３个亚家族中陆地棉ＦＡＤ基因的数量远多于拟南芥ꎬ预示Ｏｍｅｇａ㊁Ｆｒｏｎｔ－ｅｎｄ和Ｓｐｈｉｎｇｏｌｉｐｉｄ亚家族中的陆地棉ＦＡＤ基因可能在进化过程中发生了物种特异性扩张ꎮ这一结果与之前二倍体雷蒙德氏棉中的报道一致[４]ꎮ基因复制是植物进化的主要动力ꎬ主要包括１２㊀第４期㊀㊀㊀㊀陈义珍ꎬ等:陆地棉膜结合脂肪酸去饱和酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析串联复制㊁片段复制和全基因组复制[２８]ꎮ本研究在陆地棉ＦＡＤ基因家族中发现了２８对复制基因ꎬ来源于４个亚家族ꎬ且全为片段复制ꎬ表明在陆地棉进化过程中ＦＡＤ基因由于片段复制发生了基因家族扩张ꎮＫａ/Ｋｓ值常用来检验同源基因是否经历了选择作用ꎬＫａ/Ｋｓ>１ꎬ认为有正选择作用ꎻＫａ/Ｋｓ<１ꎬ为纯化或负选择作用ꎻＫａ/Ｋｓ＝１ꎬ则认为存在中性选择作用ꎮ本研究中所有复制基因的Ｋａ/Ｋｓ值均小于１ꎬ表明陆地棉ＦＡＤ基因在进化过程中经历了纯化选择作用ꎮ顺式作用元件分析发现ꎬ陆地棉ＦＡＤ基因的启动子区含有植物激素和逆境胁迫响应元件ꎬ预示其可能在激素信号响应和防御逆境胁迫中起作用ꎮ目前ꎬ已知雷蒙德氏棉中有７个ＦＡＤ基因受低温诱导表达ꎬ５个ＦＡＤ基因受低温抑制表达[４]ꎮ部分ＦＡＤ基因呈现组织特异性表达ꎬ如ＦＡＤ２－１在发育的种子中特异表达[３２]ꎬＦＡＤ２－２和ＦＡＤ２－３在种子发育过程中组成型表达ꎬ在叶片中少量表达[３３]ꎮ植物中位于质膜上的脂肪酸大部分是不饱和脂肪酸ꎬ而植物对环境胁迫的抗性与质膜上脂肪酸的不饱和程度密切相关ꎬ膜结合基因对维持植株在多种胁迫下的正常生长起着非常重要的作用ꎮ在拟南芥中ꎬＦＡＤ２和ＦＡＤ６是提高幼苗早期生长耐盐性的重要基因[３４ꎬ３５]ꎬＦＡＤ７基因的反义表达则降低了对盐胁迫和干旱胁迫的耐性[３６]ꎮ在番茄中超表达ＬｅＦＡＤ３基因增强幼苗早期生长的耐盐性[３７]ꎮ为探究陆地棉ＦＡＤ基因在逆境胁迫下的表达模式ꎬ利用盐胁迫和干旱胁迫的转录组数据对陆地棉３７个ＦＡＤ基因进行分析ꎬ发现７０％以上的ＦＡＤ基因对两种胁迫均有应答ꎬ其中下调表达的ＦＡＤ基因分别占５４％和６３％ꎮ值得注意的是ꎬ本研究Ｆｒｏｎｔ－ｅｎｄ亚家族包含的１０个基因中除了亚细胞定位预测在溶酶体的ＧＨ＿Ｄ１２Ｇ１２７４基因外ꎬ其余９个基因全部定位于质膜ꎬ干旱胁迫后７个基因都是下调表达ꎬＧＨ＿Ａ１２Ｇ１２５８和ＧＨ＿Ｄ１１Ｇ０９９９基因也仅在６ｈ或２４ｈ表达量增加ꎬ说明干旱胁迫可能会抑制质膜上ＦＡＤ基因的表达ꎮ褪黑素在植物非生物胁迫防御系统中发挥重要作用ꎬ且几乎所有非生物胁迫引起的过氧化伤害都能被褪黑素缓解ꎮ褪黑素提高植物对环境胁迫抗性机制主要是通过提高抗氧化物质含量和抗氧化酶活性ꎬ改善光合系统ꎬ调控激素合成和代谢ꎬ调控植物细胞中初级和次级代谢ꎬ刺激细胞合成更多的保护物质等方式[３８]ꎮ通过定量ＰＣＲꎬ进一步分析了２５个ＦＡＤ基因在施加外源褪黑素后的表达特征ꎬ发现１７个基因下调表达ꎬ７个基因上调表达ꎬ１个基因没有表达变化ꎮ值得注意的是ꎬＦｒｏｎｔ－ｅｎｄ亚家族中的５个基因在干旱胁迫后下调表达而在褪黑素处理后上调表达ꎬ且在处理后６ｈ表达量显著增加ꎬ它们可作为候选基因用于后续基因功能的进一步探究ꎮ本研究结果可为进一步揭示陆地棉ＦＡＤ基因逆境响应机理提供参考ꎮ参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀戴晓峰ꎬ肖玲ꎬ武玉花ꎬ等.植物脂肪酸去饱和酶及其编码基因研究进展[Ｊ].植物学通报ꎬ２００７ꎬ２４(１):１０５－１１３. [２]㊀阮建ꎬ单雷ꎬ李新国ꎬ等.花生ＦＡＤ基因家族的全基因组鉴定与表达模式分析[Ｊ].山东农业科学ꎬ２０１８ꎬ５０(６):１－９. [３]㊀曹福亮ꎬ王欢利ꎬ郁万文ꎬ等.高等植物脂肪酸去饱和酶及其编码基因研究进展[Ｊ].南京林业大学学报(自然科学版)ꎬ２０１２ꎬ３６(２):１２５－１３２.[４]㊀ＬｉｕＷꎬＬｉＷꎬＨｅＱꎬｅｔａｌ.Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆ１９ｇｅｎｅｓｅｎｃｏ￣ｄｉｎｇｍｅｍｂｒａｎｅ￣ｂｏｕｎｄｆａｔｔｙａｃｉｄｄｅｓａｔｕｒａｓｅｓａｎｄｔｈｅｉｒｅｘｐｒｅｓ￣ｓｉｏｎｐｒｏｆｉｌｅｓｉｎＧｏｓｓｙｐｉｕｍｒａｉｍｏｎｄｉｉｕｎｄｅｒｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ[Ｊ].ＰＬｏＳＯＮＥꎬ２０１５ꎬ１０(４):ｅ０１２３２８１.[５]㊀ＬｅｅＫＲꎬＬｅｅＹꎬＫｉｍＥＨꎬｅｔａｌ.Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｏｌｅａｔｅ１２￣ｄｅｓａｔｕｒａｓｅａｎｄω￣３ｆａｔｔｙａｃｉｄｄｅｓａｔｕｒａｓｅｇｅｎｅｓｆｒｏｍＰｅｒｉｌｌａｆｒｕｔｅｓｃｅｎｓｖａｒ.ｆｒｕｔｅｓｃｅｎｓ[Ｊ].ＰｌａｎｔＣｅｌｌＲｅｐｏｒｔｓꎬ２０１６ꎬ３５(１２):２５２３－２５３７.[６]㊀ＡｒｏｎｄｅｌＶꎬＬｅｍｉｅｕｘＢꎬＨｗａｎｇＩꎬｅｔａｌ.Ｍａｐ￣ｂａｓｅｄｃｌｏｎｉｎｇｏｆａｇｅｎｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｏｍｅｇａ￣３ｆａｔｔｙａｃｉｄｄｅｓａｔｕｒａｔｉｏｎｉｎＡｒａｂｉｄｏｐ￣ｓｉｓ[Ｊ].Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ１９９２ꎬ２５８(５０８６):１３５３－１３５５. [７]㊀杨志刚ꎬ郭子好ꎬ姚琴琴ꎬ等.脂肪酸去饱和酶基因的研究进展[Ｊ].生物技术通报ꎬ２０１３(１２):２１－２６. [８]㊀宋俊乔ꎬ孙培均ꎬ张霞ꎬ等.棉仁高油分材料筛选及其脂肪酸发育分析[Ｊ].棉花学报ꎬ２０１０ꎬ２２(４):２９１－２９６. [９]㊀ＨａｕｎＷꎬＣｏｆｆｍａｎＡꎬＣｌａｓｅｎＢＭꎬｅｔａｌ.Ｉｍｐｒｏｖｅｄｓｏｙｂｅａｎｏｉｌｑｕａｌｉｔｙｂｙｔａｒｇｅｔｅｄｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓｏｆｔｈｅｆａｔｔｙａｃｉｄｄｅｓａｔｕｒａｓｅ２ｇｅｎｅｆａｍｉｌｙ[Ｊ].ＰｌａｎｔＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１４ꎬ１２(７):９３４－９４０.[１０]王福军ꎬ赵开军.基因组编辑技术应用于作物遗传改良的进展与挑战[Ｊ].中国农业科学ꎬ２０１８ꎬ５１(１):１－１６. [１１]ＬｉｕＱꎬＳｉｎｇｈＳＰꎬＧｒｅｅｎＡＧ.Ｈｉｇｈ￣ｓｔｅａｒｉｃａｎｄｈｉｇｈ￣ｏｌｅｉｃｃｏｔ￣ｔｏｎｓｅｅｄｏｉｌｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｈａｉｒｐｉｎＲＮＡ￣ｍｅｄｉａｔｅｄｐｏｓｔ￣ｔｒａｎｓｃｒｉｐ￣ｔｉｏｎａｌｇｅｎｅｓｉｌｅｎｃｉｎｇ[Ｊ].ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌ.ꎬ２００２ꎬ１２９:１７３２－１７４３.２２山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀[１２]ＰａｔｅｒｓｏｎＡＨꎬＷｅｎｄｅｌＪＦꎬＧｕｎｄｌａｃｈＨꎬｅｔａｌ.ＲｅｐｅａｔｅｄｐｏｌｙｐｌｏｉｄｉｚａｔｉｏｎｏｆＧｏｓｓｙｐｉｕｍｇｅｎｅｏｍｅｓａｎｄｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｓｐｉｎｎａｂｌｅｃｏｔｔｏｎｆｉｂｒｅｓ[Ｊ].Ｎａｔｕｒｅꎬ２０１２ꎬ４９２:４２３－４２７. [１３]ＬｉＦꎬＦａｎＧꎬＷａｎｇＫꎬｅｔａｌ.Ｇｅｎｏｍｅｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｃｕｌｔｉｖａｔ￣ｅｄｃｏｔｔｏｎＧｏｓｓｙｐｉｕｍａｒｂｏｒｅｔｕｍ[Ｊ].ＮａｔｕｒｅＧｅｎｅｔｉｃｓꎬ２０１４ꎬ４６(６):５６７－５７２.[１４]ＨｕＹꎬＣｈｅｎＪꎬＦａｎｇＬꎬｅｔａｌ.ＧｏｓｓｙｐｉｕｍｂａｒｂａｄｅｎｓｅａｎｄＧｏｓ￣ｓｙｐｉｕｍｈｉｒｓｕｔｕｍｇｅｎｏｍｅｓｐｒｏｖｉｄｅｉｎｓｉｇｈｔｓｉｎｔｏｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｎｄｅ￣ｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆａｌｌｏｔｅｔｒａｐｌｏｉｄｃｏｔｔｏｎ[Ｊ].ＮａｔｕｒｅＧｅｎｅｔｉｃｓꎬ２０１９ꎬ５１(４):７３９－７４８.[１５]ＷａｎｇＭꎬＴｕＬꎬＹｕａｎＤꎬｅｔａｌ.ＲｅｆｅｒｅｎｃｅｇｅｎｏｍｅｓｅｑｕｅｎｃｅｓｏｆｔｗｏｃｕｌｔｉｖａｔｅｄａｌｌｏｔｅｔｒａｐｌｏｉｄｃｏｔｔｏｎｓꎬＧｏｓｓｙｐｉｕｍｈｉｒｓｕｔｕｍａｎｄＧｏｓｓｙｐｉｕｍｂａｒｂａｄｅｎｓｅ[Ｊ].ＮａｔｕｒｅＧｅｎｅｔｉｃｓꎬ２０１９ꎬ５１(２):２２４－２２９.[１６]ＸｕＹꎬＣｈｅｎＢꎬＷａｎｇＲꎬｅｔａｌ.Ｇｅｎｏｍｅ￣ｗｉｄｅｓｕｒｖｅｙａｎｄｃｈａｒ￣ａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｆａｔｔｙａｃｉｄｄｅｓａｔｕｒａｓｅｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｉｎＢｒａｓｓｉｃａｎａ￣ｐｕｓａｎｄｉｔｓｐａｒｅｎｔａｌｓｐｅｃｉｅｓ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＢｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＢｉｏ￣ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１８ꎬ１８４(２):５８２－５９８.[１７]ＺｈｕＴꎬＬｉａｎｇＣＺꎬＭｅｎｇＺＧꎬｅｔａｌ.ＣｏｔｔｏｎＦＧＤ:ａｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｅｎｏｍｉｃｓｄａｔａｂａｓｅｆｏｒｃｏｔｔｏｎ[Ｊ].ＢＭＣＰｌａｎｔＢｉｏｌｏ￣ｇｙꎬ２０１７ꎬ１７:１０１.[１８]ＦｉｎｎＲＤꎬＣｏｇｇｉｌｌＰꎬＥｂｅｒｈａｒｄｔＲＹꎬｅｔａｌ.ＴｈｅＰｆａｍｐｒｏｔｅｉｎｆａｍｉｌｉｅｓｄａｔａｂａｓｅ:ｔｏｗａｒｄｓａｍｏｒｅｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｆｕｔｕｒｅ[Ｊ].Ｎｕ￣ｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１６ꎬ４４:Ｄ２７９－Ｄ２８５.[１９]ＡｒｔｉｍｏＰꎬＪｏｎｎａｌａｇｅｄｄａＭꎬＡｒｎｏｌｄＫꎬｅｔａｌ.ＥｘＰＡＳｙ:ＳＩＢｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓｒｅｓｏｕｒｃｅｐｏｒｔａｌ[Ｊ].ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１２ꎬ４０:Ｗ５９７－Ｗ６０３.[２０]ＹｕＣＳꎬＣｈｅｎＹＣꎬＬｕＣＨꎬｅｔａｌ.Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｐｒｏｔｅｉｎｓｕｂｃｅｌ￣ｌｕｌａｒｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｐｒｏｔｅｉｎｓ:ＳｔｒｕｃｔｕｒｅꎬＦｕｎｃｔｉｏｎａｎｄＢｉｏｉｎ￣ｆｏｒｍａｔｉｃｓꎬ２００６ꎬ６４(３):６４３－６５１.[２１]ＫｕｍａｒＳꎬＳｔｅｃｈｅｒＧꎬＬｉＭꎬｅｔａｌ.ＭＥＧＡＸ:ｍｏｌｅｃｕｌａｒｅｖｏｌｕ￣ｔｉｏｎａｒｙｇｅｎｅｔｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓａｃｒｏｓｓｃｏｍｐｕｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍｓ[Ｊ].Ｍｏｌｅｃ￣ｕｌａｒＢｉｏｌｏｇｙａｎｄＥｖｏｌｕｔｉｏｎꎬ２０１８ꎬ３５(６):１５４７－１５４９. [２２]ＶｏｏｒｒｉｐｓＲ.ＭａｐＣｈａｒｔ:ｓｏｆｔｗａｒｅｆｏｒｔｈｅｇｒａｐｈｉｃａｌｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｌｉｎｋａｇｅｍａｐｓａｎｄＱＴＬｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｒｅｄｉｔｙꎬ２００２ꎬ９３(１):７７－７８.[２３]ＨｕＢꎬＪｉｎＪꎬＧｕｏＡＹꎬｅｔａｌ.ＧＳＤＳ２.０:ａｎｕｐｇｒａｄｅｄｇｅｎｅｆｅａ￣ｔｕｒｅｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｓｅｒｖｅｒ[Ｊ].Ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓꎬ２０１５ꎬ３１(１):１２９６－１２９７.[２４]ＢａｉｌｅｙＴＬꎬＪｏｈｎｓｏｎＪꎬＧｒａｎｔＣＥꎬｅｔａｌ.ＴｈｅＭＥＭＥＳｕｉｔｅ[Ｊ].ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１５ꎬ４３:Ｗ３９－Ｗ４９.[２５]ＬｅｓｃｏｔＭꎬＤｅｈａｉｓＰꎬＴｈｉｊｓＧꎬｅｔａｌ.ＰｌａｎｔＣＡＲＥꎬａｄａｔａｂａｓｅｏｆｐｌａｎｔｃｉｓ￣ａｃｔｉｎｇｒｅｇｕｌａｔｏｒｙｅｌｅｍｅｎｔｓａｎｄａｐｏｒｔａｌｔｏｔｏｏｌｓｆｏｒｉｎｓｉｌｉｃｏａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｒｏｍｏｔｅｒｓｅｑｕｅｎｃｅｓ[Ｊ].ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅ￣ｓｅａｒｃｈꎬ２００２ꎬ３０(１):３２５－３２７.[２６]ＷａｎｇＹꎬＴａｎｇＨꎬＤｅＢａｒｒｙＪＤꎬｅｔａｌ.ＭＣＳｃａｎＸ:ａｔｏｏｌｋｉｔｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇｅｎｅｓｙｎｔｅｎｙａｎｄｃｏｌ￣ｌｉｎｅａｒｉｔｙ[Ｊ].ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１２ꎬ４０(７):ｅ４９. [２７]ＫｒｚｙｗｉｎｓｋｉＭꎬＳｃｈｅｉｎＪＥꎬＢｉｒｏｌＩꎬｅｔａｌ.Ｃｉｒｃｏｓ:ａｎｉｎｆｏｒｍａ￣ｔｉｏｎａｅｓｔｈｅｔｉｃｆｏｒｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｇｅｎｏｍｉｃｓ[Ｊ].ＧｅｎｏｍｅＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２００９ꎬ１９(９):１６３９－１６４５.[２８]ＬｉｕＺꎬＦｕＭꎬＬｉＨꎬｅｔａｌ.ＳｙｓｔｅｍａｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆＮＡＣｔｒａｎ￣ｓｃｒｉｐｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｓｉｎＧｏｓｓｙｐｉｕｍｂａｒｂａｄｅｎｓｅｕｎｃｏｖｅｒｓｔｈｅｉｒｒｏｌｅｓｉｎｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏＶｅｒｔｉｃｉｌｌｉｕｍｗｉｌｔ[Ｊ].ＰｅｅｒＪꎬ２０１９ꎬ７:ｅ７９９５. [２９]ＺｈａｎｇＺꎬＬｉＪꎬＺｈａｏＸＱꎬｅｔａｌ.ＫａＫｓ＿Ｃａｌｃｕｌａｔｏｒ:ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇＫａａｎｄＫｓｔｈｒｏｕｇｈｍｏｄｅｌｓｅｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｍｏｄｅｌａｖｅｒａｇｉｎｇ[Ｊ].ＧｅｎｏｍｉｃｓＰｒｏｔｅｏｍｉｃｓＢｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓꎬ２０１３ꎬ４(４):２５９－２６３. [３０]ＬｉＨꎬＣｈａｎｇＪꎬＣｈｅｎＨꎬｅｔａｌ.Ｅｘｏｇｅｎｏｕｓｍｅｌａｔｏｎｉｎｃｏｎｆｅｒｓｓａｌｔｓｔｒｅｓｓｔｏｌｅｒａｎｃｅｔｏｗａｔｅｒｍｅｌｏｎｂｙｉｍｐｒｏｖｉｎｇｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｒｅｄｏｘｈｏｍｅｏｓｔａｓｉｓ[Ｊ].ＦｒｏｎｔｉｅｒｓｉｎＰｌａｎｔＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１７ꎬ８:２９５.[３１]ＬｉＨꎬＧｕｏＹꎬＬａｎＺꎬｅｔａｌ.ＭｅｌａｔｏｎｉｎａｎｔａｇｏｎｉｚｅｓＡＢＡａｃｔｉｏｎｔｏｐｒｏｍｏｔｅｓｅｅｄｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｂｙｒｅｇｕｌａｔｉｎｇＣａ２＋ｅｆｆｌｕｘａｎｄＨ２Ｏ２ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ[Ｊ].ＰｌａｎｔＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０２１ꎬ３０３:１１０７６１. [３２]ＬｉｕＱꎬＢｒｕｂａｋｅｒＣＬꎬＧｒｅｅｎＡＧꎬｅｔａｌ.ＥｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅＦＡＤ２￣１ｆａｔｔｙａｃｉｄｄｅｓａｔｕｒａｓｅｉｎｔｒｏｎａｎｄｔｈｅｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｙｓｔｅｍａｔ￣ｉｃｓｏｆＧｏｓｓｙｐｉｕｍ(Ｍａｌｖａｃｅａｅ)[Ｊ].ＡｍｅｒｉｃａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｏｔａ￣ｎｙꎬ２００１ꎬ８８(１):９２－１０２.[３３]ＰｉｒｔｌｅＩＬꎬＫｏｎｇｃｈａｒｏｅｎｓｕｎｔｏｒｎＷꎬＮａｍｐａｉｓａｎｓｕｋＭꎬｅｔａｌ.ＭｏｌｅｃｕｌａｒｃｌｏｎｉｎｇａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｇｅｎｅｆｏｒａｃｏｔｔｏｎΔ￣１２ｆａｔｔｙａｃｉｄｄｅｓａｔｕｒａｓｅ(ＦＡＤ２)[Ｊ].ＢｉｏｃｈｉｍｉｃａｅｔＢｉｏｐｈｙｓｉｃａＡｃｔａꎬ２００１ꎬ１５２２(２):１２２－１２９.[３４]ＺｈａｎｇＪＴꎬＺｈｕＪＱꎬＺｈｕＱꎬｅｔａｌ.Ｆａｔｔｙａｃｉｄｄｅｓａｔｕｒａｓｅ￣６(Ｆａｄ６)ｉｓｒｅｑｕｉｒｅｄｆｏｒｓａｌｔｔｏｌｅｒａｎｃｅｉｎＡｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｔｈａｌｉａｎａ[Ｊ].ＢｉｏｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄＢｉｏｐｈｙｓｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓꎬ２００９ꎬ３９０(３):４６９－４７４.[３５]ＺｈａｎｇＪꎬＬｉｕＨꎬＳｕｎＪꎬｅｔａｌ.ＡｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｆａｔｔｙａｃｉｄｄｅｓａｔｕｒａｓｅＦＡＤ２ｉｓｒｅｑｕｉｒｅｄｆｏｒｓａｌｔｔｏｌｅｒａｎｃｅｄｕｒｉｎｇｓｅｅｄｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄｅａｒｌｙｓｅｅｄｌｉｎｇｇｒｏｗｔｈ[Ｊ].ＰＬｏＳＯＮＥꎬ２０１２ꎬ７(１):ｅ３０３５５. [３６]ＩｍＹＪꎬＨａｎＯꎬＣｈｕｎｇＧＣꎬｅｔａｌ.ＡｎｔｉｓｅｎｓｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆａｎＡｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｏｍｅｇａ￣３ｆａｔｔｙａｃｉｄｄｅｓａｔｕｒａｓｅｇｅｎｅｒｅｄｕｃｅｓｓａｌｔ/ｄｒｏｕｇｈｔｔｏｌｅｒａｎｃｅｉｎｔｒａｎｓｇｅｎｉｃｔｏｂａｃｃｏｐｌａｎｔｓ[Ｊ].ＭｏｌｅｃｕｌａｒＣｅｌｌꎬ２００２ꎬ１３(２):２６４－２７１.[３７]ＷａｎｇＨＳꎬＹｕＣꎬＴａｎｇＸＦꎬｅｔａｌ.Ａｔｏｍａｔｏｅｎｄｏｐｌａｓｍｉｃｒｅ￣ｔｉｃｕｌｕｍ(ＥＲ)￣ｔｙｐｅｏｍｅｇａ￣３ｆａｔｔｙａｃｉｄｄｅｓａｔｕｒａｓｅ(ＬｅＦＡＤ３)ｆｕｎｃｔｉｏｎｓｉｎｅａｒｌｙｓｅｅｄｌｉｎｇｔｏｌｅｒａｎｃｅｔｏｓａｌｉｎｉｔｙｓｔｒｅｓｓ[Ｊ].ＰｌａｎｔＣｅｌｌＲｅｐｏｒｔｓꎬ２０１４ꎬ３３(１):１３１－１４２.[３８]ＡｒｎａｏＭＢꎬＨｅｒｎáｎｄｅｚ￣ＲｕｉｚＪ.Ｍｅｌａｔｏｎｉｎａｇａｉｎｓｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎ￣ｔａｌｐｌａｎｔｓｔｒｅｓｓｏｒｓ:ａｒｅｖｉｅｗ[Ｊ].ＣｕｒｒｅｎｔＰｒｏｔｅｉｎａｎｄＰｅｐｔｉｄｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０２１ꎬ２２(５):４１３－４２９.３２㊀第４期㊀㊀㊀㊀陈义珍ꎬ等:陆地棉膜结合脂肪酸去饱和酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析。
陆地棉AGPase基因家族的鉴定及表达分析
陆地棉AGPase基因家族的鉴定及表达分析晁毛妮;董洁;胡根海;黄玲;张金宝;付远志;王清连【期刊名称】《棉花学报》【年(卷),期】2022(34)4【摘要】【目的】腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(adenosine diphosphate-glucose pyrophosphorylase,AGPase)是淀粉生物合成途径的限速酶,在植物“源”、“库”器官淀粉的合成与积累过程中扮演着重要角色,然而棉花中AGPase基因家族的系统研究工作尚未开展。
【方法】基于已公布的陆地棉标准系TM-1基因组数据,利用生物信息学方法对陆地棉AGPase基因家族进行全基因组鉴定,并对该家族成员的理化性质、系统进化关系、基因结构、启动子区顺式作用元件进行分析。
利用转录组数据和实时荧光定量聚合酶链式反应分析AGPase家族基因的组织表达特性和在非生物胁迫下的表达模式。
【结果】在陆地棉基因组中,共鉴定到20个AGPase基因(GhAGP),不均匀地分布在16条染色体上。
GhAGP基因包含12个大亚基基因和8个小亚基基因共2类,同一类GhAGP基因具有相似的保守基序和外显子-内含子结构。
GhAGP基因启动子区含有多个与植物激素、非生物胁迫响应相关的顺式作用元件。
组织表达分析结果显示,GhAGP基因具有不同的组织表达模式。
非生物胁迫下的表达分析表明,多数GhAGP基因响应低温、高温、盐和干旱胁迫诱导表达,其中GhAGPL1和GhAGPL7参与棉花对多种逆境胁迫的响应。
【结论】明确了陆地棉AGPase基因家族成员的分布特征、结构特征以及系统进化特征,初步揭示了该家族基因在棉花响应外界环境胁迫中的功能,可为棉花淀粉性状的遗传改良和抗逆育种提供重要的候选基因资源。
【总页数】14页(P299-312)【作者】晁毛妮;董洁;胡根海;黄玲;张金宝;付远志;王清连【作者单位】河南科技学院/现代生物育种河南省协同创新中心/河南省棉麦分子生态与种质创新重点实验室;山东农业大学农学院【正文语种】中文【中图分类】R73【相关文献】1.陆地棉蔗糖磷酸合成酶基因家族的鉴定及表达分析2.陆地棉蔗糖转运蛋白基因家族的鉴定及表达分析3.陆地棉SPL基因家族的全基因组鉴定及表达分析4.陆地棉REM基因家族全基因组鉴定及表达分析5.陆地棉Nudix基因家族的全基因组鉴定及表达分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
陆地棉漆酶基因家族鉴定及在黄萎病菌胁迫下的表达分析
作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2019, 45(12): 1784 1795/ISSN 0496-3490; CN 11-1809/S; CODEN TSHPA9E-mail: zwxb301@本研究由河北省优秀青年科学基金项目(C2017204011), 河北省高等学校科学技术研究重点项目(ZD2014019)和河北省青年拔尖人才支持计划资助。
This study was supported by the Natural Science Foundation of Hebei Province (C2017204011), Key Scientific and Technological Research Projects of University in Hebei Province (ZD2014019), and Talents Support Program of Hebei Province.*通信作者(Corresponding author): 张艳, E-mail: zhangyan7235@ **同等贡献(Contributed equally to this work)第一作者联系方式: 赵晶, E-mail: 824802835@Received (收稿日期): 2019-04-02; Accepted (接受日期): 2019-06-22; Published online (网络出版日期): 2019-07-13. URL:/kcms/detail/11.1809.S.20190711.1619.006.htmlDOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.94053陆地棉漆酶基因家族鉴定及在黄萎病菌胁迫下的表达分析*赵 晶** 李旭彤** 梁学忠 王志城 崔 静 陈 斌 吴立强 王省芬 张桂寅 马峙英 张 艳*河北农业大学 / 华北作物种质资源研究与利用重点实验室 / 河北省棉花产业协同创新中心, 河北保定 071001摘 要: 黄萎病是降低棉花产量和品质较为严重的维管束病害。
陆地棉HD-Zip家族全基因组鉴定及响应非生物胁迫的表达分析
陆地棉HD-Zip家族全基因组鉴定及响应非生物胁迫的表达分析吴翠翠;肖水平【期刊名称】《生物技术通报》【年(卷),期】2024(40)2【摘要】【目的】HD-Zip(Homeodomain and Leucine zipper)家族是植物特有的转录因子家族之一,在植物的生长发育、逆境响应中发挥重要作用。
从陆地棉全基因组范围内鉴定GhHDZ基因家族成员,分析相关基因表达特点,为后续深入研究提供支撑。
【方法】利用生物信息学方法从陆地棉TM-1基因组中鉴定出GhHDZ 基因家族成员,并对其理化特性、系统进化关系、染色体定位、基因复制、基因结构和启动子区顺式作用元件等进行分析。
利用转录组数据结合实时定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction, RT-qPCR)分析GhHDZ家族基因在不同非生物胁迫下的表达模式。
采用烟草瞬时转化法检测目标蛋白的亚细胞定位情况,通过转基因过表达方法验证目标基因功能。
【结果】在陆地棉基因组中共鉴定到205个GhHDZ基因,系统发育分析将GhHDZ家族划分为4个亚组。
片段复制是GhHDZ基因家族进化的主要原因,且该基因家族经历了强烈的纯化选择。
在转录组分析基础上,对其中10个GhHDZ基因在4种非生物胁迫下的RT-qPCR鉴定分析表明,GhHDZ12、GhHDZ46、GhHDZ119正向响应冷胁迫,GhHDZ15、GhHDZ188负向响应冷胁迫;GhHDZ15、GhHDZ46、GhHDZ50、GhHDZ76、GhHDZ116、GhHDZ146、GhHDZ176、GhHDZ188正向响应热胁迫;GhHDZ15、GhHDZ50、GhHDZ76、GhHDZ116、GhHDZ119、GhHDZ146、GhHDZ176、GhHDZ188正向响应盐胁迫;GhHDZ12、GhHDZ15、GhHDZ50、GhHDZ116、GhHDZ119、GhHDZ176、GhHDZ188正向响应干旱胁迫,GhHDZ76负向响应干旱胁迫,且发现上述基因对各种胁迫的响应时间各有差异。
陆地棉YTH基因家族的鉴定与表达特征分析
陆地棉YTH基因家族的鉴定与表达特征分析钱娇;方佳琪;李迎迎;王丽【期刊名称】《山西农业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(44)3【摘要】[目的]YT521-B同源(YTH)结构域蛋白可识别结合N6-甲基腺苷(m6A)调控mRNA的代谢过程,在植物生长发育与逆境响应中发挥重要作用。
探究棉花YTH家族基因的组织表达模式、响应非生物胁迫和外源激素的表达特征,可为深入研究棉花YTH基因功能提供理论依据。
[方法]采用生物信息学方法对陆地棉YTH 基因家族进行全基因组分析,并利用转录组数据和实时荧光定量PCR(qPCR)分析GhYTH基因在逆境胁迫和外源激素处理下的表达特征。
[结果]陆地棉中共鉴定获得26个GhYTH基因,在16条染色体上呈现不均一分布,其中22个YTH-DF和4个YTH-DC亚家族成员,GhYTHs具有相似的基序和结构。
串联重复和片段复制是驱动陆地棉YTH基因家族扩张的主要方式;陆地棉与拟南芥YTH共线性基因间Ka/Ks<0.5,表明该基因家族在进化过程中受到了较强的纯化选择。
转录组结果显示多数GhYTH具有组织表达特异性,GhYTH2/16在各组织中高表达;逆境胁迫可显著增加GhYTH的表达,尤其是GhYTH9/12/14,qPCR结果与转录组结果一致;外源赤霉素、脱落酸和茉莉酸甲酯处理时,GhYTH10/12/14的表达显著增加。
[结论]本研究通过陆地棉全基因组分析,获得了5个重要的YTH候选基因GhYTH2/9/10/12/14,它们在棉花生长发育和逆境抵抗中可能发挥着重要的作用,为进一步解析YTH介导的m6A修饰的作用提供了重要的理论依据。
【总页数】13页(P1-13)【作者】钱娇;方佳琪;李迎迎;王丽【作者单位】河南师范大学生命科学学院【正文语种】中文【中图分类】S562【相关文献】1.陆地棉硝酸盐转运体NRT基因家族鉴定及表达分析2.陆地棉LTPG基因家族的全基因组鉴定及表达分析3.陆地棉BGLU基因家族成员的全基因组鉴定与表达分析4.陆地棉膜结合脂肪酸去饱和酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析5.陆地棉磷脂酶C基因家族的鉴定及其在棉纤维发育过程中的表达分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。