鄭鈞倫，羅 瓊，李子彤，門淑珍

(南開(kāi)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，天津 南開(kāi) 300071)

0 引言

生長(zhǎng)素(auxin)廣泛存在于各種植物中，是最早在植物體被發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行研究的激素之一。雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其能實(shí)現(xiàn)的功能卻十分復(fù)雜，在植物生長(zhǎng)和發(fā)育的許多過(guò)程中都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。生長(zhǎng)素通過(guò)在不同的組織建立濃度梯度影響植物細(xì)胞的伸長(zhǎng)、分裂與分化等過(guò)程，從而調(diào)節(jié)植株的向重力性和向光性生長(zhǎng)，調(diào)控植物組織器官的發(fā)育和分化，如胚的形成、器官發(fā)生和形態(tài)建成、花芽的萌發(fā)以及果實(shí)的發(fā)育與成熟等[1，2]。一般認(rèn)為，生長(zhǎng)素在莖尖、根尖和正在發(fā)育的幼葉等生長(zhǎng)活躍的組織中合成，通過(guò)維管系統(tǒng)以被動(dòng)運(yùn)輸或主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞竭\(yùn)送至目標(biāo)組織和器官。研究表明，植物產(chǎn)生生長(zhǎng)素濃度梯度主要是通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸，該運(yùn)輸方式就是生長(zhǎng)素所特有的極性運(yùn)輸(polar auxin transport，PAT)機(jī)制。

在極性運(yùn)輸?shù)淖饔孟?，植物的一些發(fā)育特性開(kāi)始出現(xiàn)，比如維管發(fā)生、頂端優(yōu)勢(shì)和向性生長(zhǎng)等等[2]。一般生長(zhǎng)素在植物中的極性運(yùn)輸主要指莖尖向莖基部，以及莖基向根部的運(yùn)輸。進(jìn)一步的研究表明，生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸除了上述運(yùn)輸途徑外，還包括在組織內(nèi)部的局部定向運(yùn)輸，例如生長(zhǎng)素在根的表皮細(xì)胞和側(cè)根冠細(xì)胞中的向基(從根尖向根基部)運(yùn)輸及其通過(guò)皮層細(xì)胞向根尖的回流[3,4]。

生長(zhǎng)素濃度梯度分布決定了植物的生長(zhǎng)發(fā)育模式，而生長(zhǎng)素的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)于生長(zhǎng)素的梯度分布起著關(guān)鍵作用。因此，對(duì)生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白及其調(diào)節(jié)機(jī)制的研究是生長(zhǎng)素研究的熱點(diǎn)。截至現(xiàn)在，人們已經(jīng)鑒定出幾種生長(zhǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，包括AUXIN1/LIKE-AUX1(AUX / LAX)、PIN-FORMED(PIN)、ABCB(ATP-binding cassette transporters B sub-family)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和類PIN蛋白(PIN-LIKES，PILS)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白[3,5]。這些生長(zhǎng)素的載體蛋白根據(jù)亞細(xì)胞定位及功能不同可分成兩類：一類定位于細(xì)胞質(zhì)膜，作為生長(zhǎng)素的輸入或輸出載體負(fù)責(zé)細(xì)胞間的生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸，包括AUX/LAX家族蛋白、大部分PIN家族蛋白以及ABCB轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白；另一類主要定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，維持細(xì)胞內(nèi)生長(zhǎng)素的穩(wěn)態(tài)[3]，包括PILS以及PIN蛋白的短鏈亞族成員。

PIN蛋白由兩側(cè)的疏水區(qū)與一個(gè)位于中央的親水區(qū)構(gòu)成。研究最多的是擬南芥AtPIN家族，有8個(gè)成員(AtPIN1-AtPIN8)，由于最先發(fā)現(xiàn)的atpin1突變體花序呈針狀(pin-formed)而得名。后根據(jù)親水環(huán)長(zhǎng)度及亞細(xì)胞定位不同將其分為三個(gè)亞族：第一類包括AtPIN1-AtPIN4 和AtPIN7，它們都具有長(zhǎng)的親水環(huán)，極性定位于質(zhì)膜；第二類包括AtPIN5和AtPIN8，具有短的親水環(huán)，定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜；AtPIN6屬于第三類，其具有較長(zhǎng)的親水環(huán)，具有質(zhì)膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的雙重定位[5,6]。研究表明，PIN基因家族是從同一祖先基因進(jìn)化而來(lái)，其成員之間的蛋白結(jié)構(gòu)的差異主要來(lái)自于其中央親水環(huán)的差異，并通過(guò)對(duì)中央親水環(huán)不同的磷酸化位點(diǎn)修飾使AtPIN蛋白家族成員功能各異[6-8]。長(zhǎng)鏈家族的AtPIN1-AtPIN4以及AtPIN7的功能研究比較深入，它們都極性定位于細(xì)胞膜，將胞內(nèi)的生長(zhǎng)素運(yùn)輸至細(xì)胞外，形成與維持組織中生長(zhǎng)素的濃度梯度[2-5,9]。PIN1蛋白主要定位于維管組織細(xì)胞的底部細(xì)胞膜，參與生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸，同時(shí)影響器官發(fā)生、維管分化、花芽和葉脈的形成[2-5,9]；PIN2蛋白在根尖伸長(zhǎng)區(qū)和胚中表達(dá)，也參與極性運(yùn)輸，調(diào)控植物的向重力生長(zhǎng)[10]。PIN1、PIN3、PIN4和PIN7蛋白也參與根的向重力生長(zhǎng)和莖的負(fù)向重力生長(zhǎng)[11]。此外，PIN3和PIN4蛋白還參與控制植物的向光性生長(zhǎng)，并與早期側(cè)根的發(fā)育有關(guān)[12]。PIN5蛋白定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，負(fù)責(zé)生長(zhǎng)素從胞質(zhì)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的運(yùn)輸，通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的生長(zhǎng)素濃度而參與側(cè)根生長(zhǎng)、早期胚的發(fā)生以及根與子葉的生長(zhǎng)等一系列與生長(zhǎng)素調(diào)控有關(guān)的植物發(fā)育過(guò)程[13]；PIN6蛋白由于磷酸化作用的影響，使它既可以定位于細(xì)胞膜也可以定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，通過(guò)兩種定位方式來(lái)同時(shí)調(diào)節(jié)胞內(nèi)外的生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸與胞質(zhì)間的生長(zhǎng)素動(dòng)態(tài)平衡， PIN6蛋白也參與了由生長(zhǎng)素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)決定的植物發(fā)育過(guò)程，如主/側(cè)根的發(fā)育和生長(zhǎng)、根毛的生長(zhǎng)以及頂端優(yōu)勢(shì)的形成等等[14]。PIN8蛋白定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，參與花粉、雄配子體以及孢子體的形成[15]。

迄今為止，人們已經(jīng)通過(guò)全基因組測(cè)序在三十余種植物中鑒定出PIN基因家族，成員數(shù)目在4(地錢，Marchantiapolymorpha)至23(大豆，Glycinemax)之間[3]。遺傳學(xué)分析證明，在進(jìn)化過(guò)程中的基因組重復(fù)是導(dǎo)致PIN基因在不同物種中的數(shù)量差異的主要原因。盡管人們對(duì)PIN蛋白家族的研究在不斷深入，許多植物的PIN基因也不斷被發(fā)現(xiàn)，但一些需要受到研究關(guān)注的植物卻一直沒(méi)有研究。蓖麻(RicinuscommunisL.)是大戟科(Euphorbiaceae)蓖麻屬(Ricinus)下的唯一物種。它原產(chǎn)于非洲，目前在中國(guó)、印度和巴西均有大面積栽培。作為世界十大油料作物之一，蓖麻產(chǎn)出的蓖麻籽可以用于提煉榨取蓖麻油,其不僅可以作為生物柴油，而且還是化工領(lǐng)域中重要的原材料之一。在人類對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)日益重視的今天，由于蓖麻的含油量高、油質(zhì)好且具有一定的可再生性，被認(rèn)為是最有希望的石油替代者[16]。

本研究以功能已基本明確的擬南芥PIN蛋白家族序列為參考，在蓖麻基因組數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索蓖麻編碼PIN蛋白的同源基因序列，并通過(guò)生物信息學(xué)方法系統(tǒng)分析目的基因的序列信息，以及該基因家族的進(jìn)化關(guān)系和保守基序特征，旨在為將來(lái)開(kāi)展蓖麻PIN蛋白家族的生物學(xué)功能研究提供參考信息，為蓖麻生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸機(jī)制研究奠定基礎(chǔ)，為蓖麻種植行業(yè)的發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

蓖麻種子由南開(kāi)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的李秀蘭老師提供，于南開(kāi)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院試驗(yàn)田種植。剪取水培蓖麻幼苗的根、土中正常生長(zhǎng)植株二葉期的莖和葉、盛花期植株的雌花、雄花和果實(shí)組織用于提取表達(dá)分析所用的總RNA。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 總RNA的提取和cDNA第一鏈的合成。采用北京全式金生物技術(shù)有限公司RNA提取試劑盒(ET121)提取蓖麻各組織材料的總RNA。采用北京全式金生物技術(shù)有限公司反轉(zhuǎn)錄試劑盒(AE301)合成cDNA第一鏈。

1.2.2RcPIN基因在蓖麻各組織的表達(dá)。以上述獲得的cDNA為模板，利用RcPIN基因的特異引物進(jìn)行RT-PCR。利用蓖麻的RcACTIN7基因作為內(nèi)參。引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成，引物序列見(jiàn)表1。

表1 RT-PCR引物序列

1.2.3 生物信息學(xué)分析工具。實(shí)驗(yàn)使用的序列數(shù)據(jù)來(lái)自于TAIR數(shù)據(jù)庫(kù)、NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)和Phytozome數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)生物信息學(xué)手段分析蓖麻中編碼PIN蛋白的同源基因，使用的生物信息學(xué)分析工具如表2。

表2 生物信息學(xué)分析工具

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 蓖麻PIN蛋白家族的序列分析

為了檢索蓖麻中編碼PIN蛋白的同源序列，以擬南芥的8條PIN蛋白序列為模板，在蓖麻基因組數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行比對(duì)，刪除掉得分較低的亞型，共獲得7條蓖麻PIN蛋白序列，對(duì)其逐一進(jìn)行分析。

理化性質(zhì)分析結(jié)果顯示，蓖麻PIN蛋白平均長(zhǎng)度約為537個(gè)氨基酸殘基，平均分子量為58.64 ku。編碼氨基酸最長(zhǎng)的是RcPIN3蛋白，長(zhǎng)度為646個(gè)氨基酸殘基，預(yù)測(cè)分子量為70.39 ku；編碼氨基酸最短的是RcPIN8蛋白，長(zhǎng)度為356個(gè)氨基酸，預(yù)測(cè)分子量為39.05 ku。蓖麻PIN蛋白的理論等電點(diǎn)變化范圍在8.17(RcPIN3)至9.52(RcPIN8)之間，均大于7，平均理論等電點(diǎn)為8.84，結(jié)果如表3所示。不穩(wěn)定系數(shù)分析結(jié)果顯示，RcPIN1-1、RcPIN1-2、RcPIN2、RcPIN3、RcPIN5、RcPIN6、RcPIN8蛋白不穩(wěn)定系數(shù)均小于40，為穩(wěn)定蛋白。它們的脂溶指數(shù)都較高，證明它們脂溶性較好。親水性系數(shù)分析結(jié)果顯示，根據(jù)親水性系數(shù)正值為親水性，負(fù)值為疏水性，介于-0.5至+0.5之間為兩性蛋白的原則[39]，RcPIN5、RcPIN8蛋白為疏水性蛋白，其余蛋白均為兩性蛋白。保守結(jié)構(gòu)域分析結(jié)果顯示，除了RcPIN5、RcPIN8只有一個(gè)Mem_trans保守結(jié)構(gòu)域外，其余PIN蛋白均具有兩個(gè)Mem_trans保守結(jié)構(gòu)域，結(jié)果如表3所示。

表3 蓖麻PIN蛋白家族成員信息

通過(guò)比對(duì)擬南芥和蓖麻的PIN蛋白序列，構(gòu)建進(jìn)化樹(shù)，然后進(jìn)行基因結(jié)構(gòu)分析，結(jié)果顯示，擬南芥與蓖麻聚集到一起的基因均有較為相似的基因結(jié)構(gòu)，如圖1所示。RcPIN1-1、RcPIN1-2與AtPIN1均有5個(gè)內(nèi)含子，6個(gè)外顯子。AtPIN2有8個(gè)內(nèi)含子，9個(gè)外顯子，而RcPIN2有5個(gè)內(nèi)含子，6個(gè)外顯子。RcPIN3、AtPIN3、AtPIN4和AtPIN7均有5個(gè)內(nèi)含子，6個(gè)外顯子。RcPIN5和AtPIN5均有4個(gè)內(nèi)含子，5個(gè)外顯子。RcPIN6與AtPIN6均有6個(gè)內(nèi)含子，7個(gè)外顯子。AtPIN8與RcPIN8均有5個(gè)內(nèi)含子，6個(gè)外顯子。

圖1 擬南芥與蓖麻PIN蛋白家族的進(jìn)化關(guān)系與基因結(jié)構(gòu)

對(duì)蓖麻PIN蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，結(jié)果如表4所示。從二級(jí)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果可以看出，它們的二級(jí)結(jié)構(gòu)主要由α螺旋、延伸鏈、β轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)則卷曲組成。其中RcPIN1-1、RcPIN1-2、RcPIN2、RcPIN3和RcPIN6的二級(jí)結(jié)構(gòu)的數(shù)量表現(xiàn)為無(wú)規(guī)則卷曲>α螺旋>延伸鏈>β轉(zhuǎn)角，而RcPIN5和RcPIN8則表現(xiàn)為α螺旋>無(wú)規(guī)則卷曲>延伸鏈>β轉(zhuǎn)角，β轉(zhuǎn)角是這些蛋白中數(shù)量最少的結(jié)構(gòu)。

表4 蓖麻PIN蛋白家族的二級(jí)結(jié)構(gòu)

PIN蛋白主要負(fù)責(zé)將生長(zhǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)至胞外，是植物細(xì)胞重要的跨膜蛋白，因此跨膜結(jié)構(gòu)域是其重要特征。跨膜結(jié)構(gòu)域分析結(jié)果顯示，所有AtPIN家族與RcPIN家族成員均有N端和C端兩個(gè)疏水區(qū)域(5次跨膜)和一個(gè)中央的親水環(huán)(圖2)。親水環(huán)結(jié)構(gòu)位于細(xì)胞內(nèi)。RcPIN1-1、RcPIN1-2、RcPIN2、RcPIN3以及RcPIN6蛋白的親水環(huán)較長(zhǎng)，而RcPIN5和RcPIN8蛋白的親水環(huán)較短。分別與AtPIN1、AtPIN2、AtPIN3、AtPIN6、AtPIN5以及AtPIN8對(duì)應(yīng)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相似性非常高(圖2)。

圖2 擬南芥與蓖麻PIN蛋白家族的跨膜結(jié)構(gòu)域

使用SignalP 5.0在線工具預(yù)測(cè)擬南芥與蓖麻PIN蛋白的信號(hào)肽，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這15個(gè)PIN蛋白均不存在信號(hào)肽(分析結(jié)果未展示)，暗示PIN蛋白不會(huì)向細(xì)胞外表達(dá)，為非分泌性蛋白。PIN蛋白的磷酸化對(duì)其細(xì)胞膜極性定位和轉(zhuǎn)運(yùn)活性有重要影響，因此，使用NetPhos 3.1在線工具分析了擬南芥與蓖麻PIN蛋白的磷酸化位點(diǎn)。結(jié)果顯示，與擬南芥類似，蓖麻PIN蛋白的磷酸化位點(diǎn)也大多分布于蛋白序列中間的親水環(huán)區(qū)域，潛在的磷酸化位點(diǎn)多數(shù)為絲氨酸殘基和蘇氨酸殘基，少數(shù)為酪氨酸殘基(圖3)。

圖3 擬南芥與蓖麻PIN蛋白家族的磷酸化位點(diǎn)預(yù)測(cè)

使用Mafft Version 7在線工具進(jìn)行序列比對(duì)后用Jalview軟件繪制出序列比對(duì)分析圖，結(jié)果如圖4所示。結(jié)果表明，PIN家族蛋白的兩端跨膜結(jié)構(gòu)域較為保守，而構(gòu)成中央親水環(huán)的氨基酸序列差異較大。

2.2 蓖麻PIN基因家族的系統(tǒng)進(jìn)化分析

選擇雙子葉植物煙草，大戟科的木薯、橡膠樹(shù)和麻風(fēng)樹(shù)，單子葉植物水稻和玉米作為分析對(duì)象，與蓖麻和擬南芥PIN蛋白序列一起置于MEGA7.0軟件中使用鄰接法構(gòu)建進(jìn)化樹(shù)。結(jié)果顯示，蓖麻與同科的木薯、橡膠樹(shù)和麻風(fēng)樹(shù)聚在一起，表示PIN蛋白在大戟科植物中序列比較保守。擬南芥和煙草等雙子葉植物聚攏于一起，而單子葉植物水稻和玉米聚攏于一起。此結(jié)果與植物分類學(xué)一致，結(jié)果如圖5所示。

2.3 蓖麻PIN基因的表達(dá)分析

為了初步研究所篩選出的PIN蛋白的功能，我們首先利用蓖麻基因表達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)(RcDB，https:∥woodyoilplants.iflora.cn/)，對(duì)這些PIN基因的表達(dá)模式進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示，RcPIN1-1和RcPIN1-2基因在胚和根中的表達(dá)水平較高，而且RcPIN1-1基因在胚中的表達(dá)水平明顯強(qiáng)于其它組織(圖6)，暗示其在胚發(fā)育中有重要的功能。RcPIN2基因在根中特異表達(dá)。RcPIN3基因在所有檢測(cè)的組織中均有表達(dá)，且在幼苗、莖、葉片和幼嫩的種子中表達(dá)水平較高。RcPIN5基因主要在葉、根和莖中表達(dá)，而且在葉片中表達(dá)水平明顯強(qiáng)于其它組織。在該數(shù)據(jù)庫(kù)中未檢索到RcPIN6基因的表達(dá)。而相對(duì)于其它的蓖麻PIN基因，RcPIN8在所有組織中的表達(dá)均較弱(圖6)。

注：比例尺表示標(biāo)準(zhǔn)化后的相對(duì)表達(dá)水平，無(wú)色框表示較低的表達(dá)水平，有色框表示基因的轉(zhuǎn)錄水平較高；種子1-5表示種子的不同發(fā)育階段(10-50天)。

我們進(jìn)一步利用RT-PCR對(duì)這些RcPIN基因的組織表達(dá)水平進(jìn)行了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與上述數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)果基本吻合(圖7)。RcPIN1-1和RcPIN1-2基因在根、葉、雌花和幼嫩的種子中表達(dá)水平較高；RcPIN2基因主要在根中表達(dá)；RcPIN3、5、6和8基因在所有檢測(cè)的組織均有表達(dá)，其中RcPIN5基因的表達(dá)水平較低。

圖7 蓖麻PIN基因家族在不同組織中的轉(zhuǎn)錄水平

3 討論與分析

本研究共檢索出7條蓖麻PIN基因序列，根據(jù)其與擬南芥PIN基因序列相似程度分別命名RcPIN1-1、RcPIN1-2、RcPIN2、RcPIN3、RcPIN5、RcPIN6、RcPIN8。這些蛋白均呈堿性，序列長(zhǎng)度為356-646個(gè)氨基酸殘基，分子量大小為38.89-70.39 ku。其中RcPIN5、RcPIN6和RcPIN8的氨基酸長(zhǎng)度小于RcPIN1-1、RcPIN1-2、RcPIN3，符合上述亞族分類規(guī)律。這7種RcPIN蛋白均為穩(wěn)定蛋白，但RcPIN2和RcPIN3不穩(wěn)定系數(shù)接近40，無(wú)法確切判斷。除RcPIN5和RcPIN8蛋白為疏水性蛋白外，其余RcPIN蛋白均為兩性蛋白。另外，RcPIN5、RcPIN6和RcPIN8有相比于其他蛋白更高的脂溶指數(shù)。研究認(rèn)為，脂溶指數(shù)更高說(shuō)明PIN5、PIN6和PIN8所在亞族的蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性更高[8]。推測(cè)這兩個(gè)特性與其親水環(huán)長(zhǎng)度較小有關(guān)。信號(hào)肽預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，蓖麻PIN蛋白與擬南芥PIN蛋白一樣都為非分泌性蛋白。從二級(jí)結(jié)構(gòu)和跨膜結(jié)構(gòu)域分析來(lái)看，與其他蛋白相比，RcPIN5和RcPIN8的二級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成不同，且跨膜結(jié)構(gòu)域的親水環(huán)結(jié)構(gòu)較不明顯，由于其氨基酸長(zhǎng)度較短，這可能導(dǎo)致RcPIN5和RcPIN8跨膜結(jié)構(gòu)域模型與其他成員有差別。序列比對(duì)結(jié)果表示，PIN蛋白序列兩端的序列較為保守，而中間的親水環(huán)區(qū)域則差異較大。據(jù)此推測(cè)，其不同的生物學(xué)功能可能與其親水環(huán)的差異有關(guān)。這些結(jié)果進(jìn)一步從生物信息學(xué)的角度證明了擬南芥典型PIN的中心胞質(zhì)親水環(huán)(HL結(jié)構(gòu)域)是導(dǎo)致它們功能差異的原因之一[7,39]。系統(tǒng)進(jìn)化分析顯示，蓖麻和與其同屬大戟科的木薯、橡膠樹(shù)和麻風(fēng)樹(shù)進(jìn)化關(guān)系較為密切，與雙子葉模式植物擬南芥和煙草的進(jìn)化關(guān)系也較為親密，可以參照這些植物PIN蛋白已知的生物學(xué)功能對(duì)蓖麻PIN蛋白進(jìn)行下一步的研究。

我們注意到，蓖麻中似乎缺少與AtPIN4以及AtPIN7類似的蛋白。AtPIN3、AtPIN4和AtPIN7蛋白屬同一亞族，在系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)中可以看到，AtPIN3、AtPIN4和AtPIN7蛋白聚成一個(gè)枝，進(jìn)化關(guān)系十分密切。與蓖麻同屬大戟科的植物同樣缺少PIN3、PIN4和PIN7中的一個(gè)或兩個(gè)，這些植物的生物信息學(xué)研究亦出現(xiàn)類似的結(jié)果。研究表明，AtPIN3、AtPIN4和AtPIN7的進(jìn)化關(guān)系親密且生物學(xué)功能較為冗余，原因是擬南芥中的AtPIN1、AtPIN3、AtPIN4和AtPIN7基因來(lái)源于進(jìn)化中最近發(fā)生的一次染色體重復(fù)[7,39,40]。

蓖麻具有適應(yīng)能力強(qiáng)、含油量高和經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，獲取的蓖麻油粘度較高，摩擦系數(shù)較低，適合作為工業(yè)用油。獲得產(chǎn)油率高、生長(zhǎng)周期短且可用于大規(guī)模種植的優(yōu)良轉(zhuǎn)基因植株是蓖麻育種的首要目標(biāo)，對(duì)蓖麻的市場(chǎng)地位與國(guó)家的新能源戰(zhàn)略布局均有較大提升。生長(zhǎng)素作為植物中重要的內(nèi)源性激素，對(duì)植株的生長(zhǎng)發(fā)育影響較大。生長(zhǎng)素相關(guān)基因?qū)Ρ吐樯L(zhǎng)發(fā)育及抗逆性的研究，可為蓖麻育種提供有益的線索。PIN蛋白是生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸?shù)闹饕袚?dān)者，目前對(duì)其在擬南芥等植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中功能的研究已有許多進(jìn)展。若能以此為依據(jù)，探明蓖麻中PIN蛋白的生物學(xué)功能，則可以為其生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸機(jī)制的研究奠定基礎(chǔ)，為選育蓖麻新品種和蓖麻種植行業(yè)的發(fā)展提供理論依據(jù)。