劉 俊 ，李 龍，吳耀松，劉 燕，任閃閃，陳玉龍*

1.河南中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥科學(xué)院 河南省中醫(yī)方證信號(hào)傳導(dǎo)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450046

2.西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院，陜西 楊凌 712100

3.國(guó)際竹藤中心 國(guó)家林業(yè)和草原局竹藤科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，北京 100102

4.國(guó)際竹藤中心 安徽太平試驗(yàn)中心，安徽 黃山 245716

TCP（Teosinte branched 1/Cycloidea/ Proliferating）蛋白一般由60個(gè)氨基酸組成，含有一個(gè)非典型的基本螺旋（bHLH）結(jié)構(gòu)和R結(jié)構(gòu)域[1]，分為Class I和Class II 2個(gè)亞家族，Class I又稱為PCF，Class II進(jìn)一步劃分為CIN和CYC/TB1亞家族[2]。TCP轉(zhuǎn)錄因子參與植物胚胎發(fā)育[3]、側(cè)枝形成[4-5]、開(kāi)花調(diào)控[6]、脅迫響應(yīng)[7]以及激素信號(hào)[5]等生物學(xué)過(guò)程。

TB1和TB1-like蛋白屬于CYC/TB1亞家族，抑制擬南芥分枝發(fā)育[8]。AtTCP4通過(guò)誘導(dǎo)脂肪氧化酶（LIPOXYGENASE2）基因表達(dá)，促進(jìn)茉莉酸（JA）生物合成和成熟葉片衰老[9]，在花器官中AtTCP4抑制LIPOXYGENASE2基因表達(dá)[10]。AtTCP4通過(guò)靶向生長(zhǎng)素生物合成酶基因YUCCA5調(diào)控生長(zhǎng)素生物合成[11]，AtTCP14是PCF亞家族成員，在種子萌發(fā)過(guò)程中發(fā)揮負(fù)調(diào)控作用[12]。毛竹PeTCP10通過(guò)脫落酸（ABA）依賴信號(hào)在抗旱中發(fā)揮正調(diào)控作用，以茉莉酮酸甲酯（Me-JA）介導(dǎo)途徑負(fù)調(diào)控側(cè)根生長(zhǎng)[13]。OsPCF2通過(guò)正調(diào)控NHX1影響水稻耐鹽性[14]，OsCP21和OsPCF6是microRNA319的靶基因，在冷脅迫中發(fā)揮正調(diào)控作用[15]。在擬南芥中超表達(dá)OsTCP19誘導(dǎo)IAA3、ABI3、ABI4上調(diào)表達(dá)，LOX2下調(diào)表達(dá)，導(dǎo)致側(cè)根數(shù)目減少，提高轉(zhuǎn)基因植株脅迫耐受性[16]。

杜仲Eucommia ulmoidesOliver是我國(guó)特有單科、單屬、單種的多年生第三紀(jì)孑遺樹(shù)種，雌雄異株，具有橡膠和藥材的雙重性質(zhì)[17]。廣泛分布于溫帶及亞熱帶地區(qū)，適應(yīng)能力強(qiáng)，在酸性或鹽堿性的貧瘠土壤中均能生長(zhǎng)良好[18]。其樹(shù)皮、葉片及種子均可入藥，富含多種活性成分，對(duì)多種疾病的預(yù)防及提高人體免疫力具有顯著的效果，是我國(guó)二級(jí)珍稀保護(hù)植物。目前，對(duì)杜仲的研究與利用多局限于資源收集、藥理學(xué)及形態(tài)學(xué)研究，分子遺傳學(xué)方面的報(bào)道相對(duì)較少，嚴(yán)重制約了杜仲分子育種及相關(guān)生物學(xué)特性研究。目前TCP轉(zhuǎn)錄因子已在多個(gè)物種中進(jìn)行了研究，然而杜仲TCP基因家族還未報(bào)道，本研究以杜仲基因組數(shù)據(jù)[19]為基礎(chǔ)，從基因組水平對(duì)TCP基因家族進(jìn)行鑒定、理化性質(zhì)、進(jìn)化關(guān)系、保守基序以及表達(dá)模式分析，以期為進(jìn)一步探索杜仲TCPs基因功能奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 杜仲TCP基因家族鑒定及理化性質(zhì)分析

從杜仲基因組數(shù)據(jù)庫(kù)Genome Warehouse（https://bigd.big.ac.cn/gwh/Assembly/13/show）中下載TCP蛋白候選序列，利用NCBI的（Conserved Domain Search Service（CD Search））分析蛋白結(jié)構(gòu)域，保留含有完整bHLH結(jié)構(gòu)域的序列。通過(guò)在線軟件ProtParam （http://web.expasy.org/protparam/）分析蛋白理化性質(zhì)，使用Plant-mPLoc（http://www.csbio.sjtu.edu.cn/bioinf/plant-multi/） 預(yù) 測(cè)EuTCPs蛋白亞細(xì)胞定位，利用在線工具ExPASY（https://www.expasy.org/tools）預(yù)測(cè)EuTCPs氨基酸數(shù)量、相對(duì)分子質(zhì)量、理論等電點(diǎn)，通過(guò)Expasy（https://web.expasy.org/protscale/）軟件分析蛋白的親疏水性，利用 SOPMA（https://npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.plpage=npsa_sopma.html）和 Phyre 2(http://www.sbg.bio.ic.ac.uk/ phyre2/html/page.cgi?id=index)軟件分別預(yù)測(cè)蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)。

1.2 杜仲TCPs蛋白系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)構(gòu)建

通過(guò)Clustal X1.83軟件對(duì)杜仲、水稻、擬南芥和毛竹TCPs氨基酸序列進(jìn)行多序列比對(duì)，利用MEGA 6.0的鄰接法（neighbor-joining）構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，重復(fù)次數(shù)設(shè)置為1000次，其他參數(shù)為默認(rèn)值[20]。

1.3 保守基序及啟動(dòng)子分析

通過(guò)MEME（http://meme-suite.org/）在線軟件對(duì)EuTCP基因家族成員進(jìn)行基序分析（參數(shù)是：any number of Repetitions（anr），maximum number of Motifs＝10，minimum width≥6，and maximum width ≤50）。為了解析EuTCPs啟動(dòng)子區(qū)域順勢(shì)作用元件，對(duì)EuTCPs基因ATG上游2000 bp序列進(jìn)行查找分離，利用Plant CARE（http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/htmL/）軟件進(jìn)行啟動(dòng)子順勢(shì)作用元件分析。

1.4 杜仲EuTCP基因家族表達(dá)模式分析

從NCBI的Short Read Arshive（SRA）數(shù)據(jù)庫(kù)中下載杜仲葉片不同發(fā)育時(shí)期（葉芽、初生葉、幼葉、老葉）（版本號(hào)：SRP218063）[21]及不同膠含量（低含量、高含量）（版本號(hào)：SRP158357）[22]轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，EuTCPs基因相對(duì)表達(dá)豐度用FPKM值表示，對(duì)該數(shù)值取對(duì)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)MeV4-9-0工具繪制基因表達(dá)圖譜，表達(dá)量最高的用綠色方框表示，表達(dá)量最低的用黃色方框表示。

1.5 杜仲TCPs蛋白互作網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)

利用STRING軟件（https://string-db.org/）上傳EuTCPs蛋白序列，選擇擬南芥數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行序列比對(duì)，根據(jù)已知擬南芥蛋白互作關(guān)系，通過(guò)Blast比對(duì)杜仲同源蛋白，通過(guò)Cytoscape 3.7.0軟件對(duì)EuTCP基因家族蛋白互作信息進(jìn)行評(píng)估和預(yù)測(cè)[23]。

2 結(jié)果與分析

2.1 杜仲TCP基因家族鑒定及理化性質(zhì)分析

通過(guò)Genome Warehouse數(shù)據(jù)庫(kù)，從杜仲基因組中共鑒定到14個(gè)EuTCPs基因（表1），利用Pfam和NCBI的Conserved Domain Search在線分析軟件對(duì)EuTCPs蛋白進(jìn)行結(jié)構(gòu)域驗(yàn)證。結(jié)果顯示，14個(gè)EuTCPs蛋白均含有非典型的bHLH（BASIC、HELIX I、LOOP和HELIX II）特征結(jié)構(gòu)域，分別命名為EuTCP1～EuTCP14。使用ExPASy工具，對(duì)EuTCP家族成員進(jìn)行蛋白質(zhì)理化性質(zhì)分析，EuTCP14蛋白最長(zhǎng)，編碼492個(gè)氨基酸，EuTCP13蛋白最短，編碼139個(gè)氨基酸，相對(duì)分子質(zhì)量分布區(qū)域?yàn)?8 880～53 620，等電點(diǎn)范圍是5.54（EuTCP14）到9.72（EuTCP6）。亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，EuTCPs均定位在細(xì)胞核中（表1）。

表1 杜仲TCP蛋白序列特征及亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)Table 1 Amino acid sequence characteristics and predicted subcellular location of E.ulmoides TCP proteins

2.2 杜仲TCPs蛋白結(jié)構(gòu)分析

二級(jí)結(jié)構(gòu)分析顯示，EuTCPs蛋白主要由α螺旋、無(wú)規(guī)則卷曲、延伸鏈和β轉(zhuǎn)角組成，順序均是由無(wú)規(guī)則卷曲＞α螺旋＞延伸鏈＞β轉(zhuǎn)角，具體數(shù)值見(jiàn)表2。α螺旋在DNA結(jié)合基序中發(fā)揮重要作用，無(wú)規(guī)則卷曲易受側(cè)鏈相互作用，構(gòu)成活性部位和功能部位。EuTCPs蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)非常相似，結(jié)果如圖1所示，無(wú)規(guī)則卷曲所占比例最大，蛋白空間結(jié)構(gòu)不同，決定功能的差異。

圖1 杜仲TCPs三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)Fig.1 Tertiary structure prediction of E.ulmoides TCPs

表2 杜仲TCP基因家族二級(jí)結(jié)構(gòu)分析Table 2 Secondary structures analysis of E.ulmoides TCP gene family

2.3 杜仲TCPs蛋白系統(tǒng)進(jìn)化分析

利用MEGA 6.0分析軟件，對(duì)14個(gè)杜仲EuTCPs，22個(gè)水稻OsTCPs[24]，24個(gè)擬南芥AtTCPs[25]和19個(gè)毛竹PheTCPs[26]蛋白進(jìn)行1000次重復(fù)搜索，構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)。結(jié)果如圖2所示：79個(gè)TCPs蛋白分為Class I和Class II 2個(gè)大亞家族，其中Class I又稱為PCF亞家族；Class II亞家族進(jìn)一步劃分為CYC/TB1和CIN亞家族。PCF亞家族所包含TCPs成員數(shù)量最多，含有40個(gè)TCPs蛋白，5個(gè)EuTCPs，13個(gè)AtTCPs，10個(gè)OsTCPs和12個(gè)PtTCPs，其次是CIN亞家族，由29個(gè)TCPs蛋白組成，CYC/TB1亞家族所含蛋白數(shù)量最少，僅包含10個(gè)TCPs蛋白，3個(gè)AtTCPs，3個(gè)EuTCPs，3個(gè)OsTCPs，1個(gè)PheTCPs。

圖2 杜仲、水稻、擬南芥和毛竹TCPs蛋白系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)Fig.2 Phylogenetic tree of TCP proteins from E.ulmoides, rice, Arabidopsis and moso bamboo

2.4 杜仲TCPs結(jié)構(gòu)域序列分析

為了分析杜仲TCP轉(zhuǎn)錄因子家族保守結(jié)構(gòu)域序列特征，利用DNAMAN7.0工具對(duì)杜仲、擬南芥和水稻TCP家族成員氨基酸序列進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果如圖3所示，杜仲TCP結(jié)構(gòu)域氨基酸分布與擬南芥和水稻十分相似，14個(gè)杜仲TCP家族成員均含有完整的非典型性bHLH結(jié)構(gòu)域，暗示杜仲TCP結(jié)構(gòu)域高度保守性。BASIC區(qū)域由19個(gè)氨基酸組成，其中有9個(gè)氨基酸是高度保守的，HLH區(qū)域含有5個(gè)高度保守的氨基酸。杜仲TCP轉(zhuǎn)錄因子家族有5個(gè)蛋白（EuTCP1、EuTCP4、EuTCP6、EuTCP10和EuTCP12）BASIC區(qū)域缺少4個(gè)氨基酸，圖2系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)結(jié)果顯示，他們均屬于Class I亞家族，其余蛋白均屬于Class II亞家族，這與前人研究結(jié)果相一致[2]，表明杜仲TCP轉(zhuǎn)錄因子家族進(jìn)化的保守性。

圖3 擬南芥、水稻和杜仲TCP蛋白保守結(jié)構(gòu)域氨基酸序列比對(duì)Fig.3 Alignment of amino acid sequences in conserved domains from members of TCP proteins of Arabidopsis, rice, and E.ulmoides

2.5 杜仲TCP轉(zhuǎn)錄因子家族基序分析

為了解析EuTCPs基因結(jié)構(gòu)多樣性和進(jìn)化關(guān)系，利用MEME在線軟件對(duì)EuTCPs轉(zhuǎn)錄因子家族進(jìn)行基序分析。結(jié)果如圖4所示，EuTCPs轉(zhuǎn)錄因子分為3個(gè)亞家族（PCF、CYC/TB1和CIN），進(jìn)化關(guān)系與圖2結(jié)果相一致，20個(gè)保守基序，分別命名為Motif 1～Motif 20，14條EuTCPs蛋白均含有Motif 1基序，表明均屬于TCP轉(zhuǎn)錄因子家族。同一亞家族EuTCPs蛋白基序具有高度相似性，CIN亞家族均含有Motif 1和Motif 2，PCF亞家族成員均含有Motif 1和Motif 19，表明同一亞家族EuTCPs可能具有相似的功能。不同亞家族基序存在顯著差異，有些Motifs只在特定亞家族中存在，例如，Motif 3～Motif 6只存在于PCF亞家族，只有CYC/TB1亞家族含有Motif 7和Motif 9，暗示某些基序在亞家族功能特異性方面發(fā)揮重要作用。

圖4 EuTCPs蛋白保守基序分析Fig.4 Conservative motif analysis of EuTCP proteins

2.6 杜仲TCPs啟動(dòng)子順式作用元件分析

為了探索EuTCPs基因功能和表達(dá)調(diào)控模式，利用Plant CARE在線分析軟件對(duì)EuTCPs起始密碼子（ATG）上游2000 bp序列進(jìn)行順式作用元件分析，結(jié)果如圖5所示，EuTCPs啟動(dòng)子中不僅含有基本順式作用元件，還存在4種類型元件：（1）激素調(diào)控元件，如赤霉素響應(yīng)元件ABRE；生長(zhǎng)素響應(yīng)元件 AuxRR-core；水楊酸響應(yīng)元件CGTCA-motif；（2）光響應(yīng)元件，如Box 4、G-box、G-Box、GT1-motif、GATA-motif等；（3）脅迫響應(yīng)元件，如干旱脅迫響應(yīng)元件MBS，低溫響應(yīng)元件：LTR和厭氧脅迫相關(guān)元件ARE等；（4）生理響應(yīng)元件，如O2-site、CAT-box等，推測(cè)EuTCPs可能在杜仲生長(zhǎng)發(fā)育、脅迫響應(yīng)、激素調(diào)節(jié)以及光周期調(diào)控中發(fā)揮重要作用。EuTCPs基因中光響應(yīng)元件數(shù)量最多，共有135個(gè)，其中G-box元件有38個(gè)，含有28個(gè)Box 4元件，暗示EuTCPs基因的轉(zhuǎn)錄可能受光周期調(diào)控。EuTCPs啟動(dòng)子區(qū)域含有44個(gè)ABRE元件和25個(gè)ARE元件（圖5-B），表明EuTCPs可能參與ABA調(diào)節(jié)和厭氧調(diào)控。

圖5 EuTCPs啟動(dòng)子順式作用元件分布Fig.5 Cis-elements distributed in promoters of EuTCPs

2.7 杜仲TCP基因家族表達(dá)模式分析

為了解析EuTCPs基因在杜仲葉片不同發(fā)育時(shí)期及膠形成中的功能，根據(jù)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，檢測(cè)EuTCPs基因的表達(dá)模式（圖中顯示基因編號(hào)與文章中基因命名一致）。結(jié)果如圖6、7所示，不同EuTCPs基因在杜仲葉片不同發(fā)育時(shí)期及膠含量中表達(dá)豐度存在顯著差異，大部分EuTCPs基因在杜仲葉片發(fā)育時(shí)期表達(dá)豐度較低，有2個(gè)EuTCPs基因（EuTCP11和EuTCP14）在杜仲葉片中未檢測(cè)到，推測(cè)EuTCP11和EuTCP14在杜仲葉片中不發(fā)揮作用。EuTCPs基因在杜仲葉片不同發(fā)育時(shí)期表達(dá)趨勢(shì)不盡相同，暗示EuTCPs在杜仲葉片發(fā)育中具有不同的功能，5個(gè)基因（EuTCP1、EuTCP7、EuTCP8、EuTCP9、EuTCP13）在杜仲葉芽中表達(dá)量最高，4個(gè)（EuTCP2、EuTCP3、EuTCP6、EuTCP12）基因在初生葉中表達(dá)豐度最高，3個(gè)基因（EuTCP4、EuTCP5和EuTCP10）在老葉中轉(zhuǎn)錄水平最高。

圖6 EuTCPs基因在杜仲葉片不同發(fā)育時(shí)期的表達(dá)模式Fig.6 Expression patterns of EuTCPs genes at different development stages of E.ulmoides leaves.

為了預(yù)測(cè)EuTCPs在杜仲膠形成中的功能，利用不同膠含量的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，檢測(cè)EuTCPs基因的轉(zhuǎn)錄水平。結(jié)果如圖7所示，大部分EuTCPs在杜仲不同膠含量中表達(dá)水平較低，并且低膠含量葉片中的轉(zhuǎn)錄水平低于高膠含量葉片，例如：EuTCP10在高膠含量葉片中的FPKM平均值是17.25，在低膠含量葉片中為7.26，EuTCP4在高膠含量中的轉(zhuǎn)錄水平是24.26，在低膠中為5.05，推測(cè)EuTCPs在杜仲膠形成過(guò)程中發(fā)揮正調(diào)控作用。

圖7 EuTCPs基因在杜仲不同膠含量葉片中的表達(dá)模式Fig.7 Expression pattern of EuTCPs genes in leaves with different gum content

2.8 杜仲TCPs蛋白互作網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)

表達(dá)模式結(jié)果顯示，EuTCP3在杜仲葉片不同發(fā)育階段和膠含量中表達(dá)量均較高，特別在初生葉中，F(xiàn)PKM值為111，暗示EuTCP3在杜仲葉片發(fā)育和膠形成過(guò)程中發(fā)揮重要作用。為了檢測(cè)EuTCP3與其他蛋白的互作關(guān)系，利用STRING數(shù)據(jù)庫(kù)，預(yù)測(cè)EuTCP3的互作蛋白。結(jié)果如圖8所示，EuTCP3可以與10個(gè)蛋白發(fā)生相互作用，其中7個(gè)屬于EuTCP基因家族，參與種子萌發(fā)、生物鐘調(diào)節(jié)、細(xì)胞周期以及蛋白轉(zhuǎn)錄調(diào)控。MYB-like轉(zhuǎn)錄因子，在發(fā)育種子的原花青素積累中發(fā)揮關(guān)鍵的決定性作用，LOB轉(zhuǎn)錄因子AS2，是葉片正面細(xì)胞增殖負(fù)調(diào)控因子，調(diào)節(jié)葉片對(duì)稱層的形成和脈絡(luò)的建立，AN1-like（SAP11）鋅指蛋白，參與植物非生物脅迫響應(yīng)[27]，推測(cè)EuTCP3可能與其他蛋白相互作用共同參與杜仲葉片生長(zhǎng)發(fā)育以及脅迫響應(yīng)。

圖8 EuTCP3蛋白互作網(wǎng)絡(luò)Fig.8 Interaction network of EuTCP3

利用Cytoscape 3.7.0軟件，構(gòu)建EuTCP轉(zhuǎn)錄因子家族共表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果如圖9所示，調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中共有11個(gè)節(jié)點(diǎn)（代表EuTCPs蛋白）和35條邊（代表蛋白質(zhì)之間的相互作用），表明14個(gè)EuTCPs中有11個(gè)蛋白存在互作關(guān)系，其中EuTCP3、EuTCP5和EuTCP8蛋白互作數(shù)量最多，均與8個(gè)EuTCPs蛋白存在互作關(guān)系，暗示EuTCP3、EuTCP5、EuTCP8可能處于EuTCP基因家族核心位置，EuTCP1、EuTCP10、EuTCP11和EuTCP14與7個(gè)EuTCPs蛋白互作，EuTCP4和EuTCP6預(yù)測(cè)與5個(gè)EuTCPs蛋白互作，EuTCP7與4個(gè)EuTCPs蛋白互作，EuTCP9與2個(gè)EuTCPs蛋白發(fā)生互作關(guān)系。

圖9 EuTCP基因家族蛋白互作預(yù)測(cè)Fig.9 Prediction of protein interactions between EuTCP gene family

3 討論

杜仲是絞木目（Garryales）杜仲科（Eucommiaceae）杜仲屬EucommiaL.中唯一現(xiàn)存的一個(gè)種，是我國(guó)主要天然橡膠樹(shù)種，也是重要的木本油料和名貴中藥材[28]，藥理作用廣泛[29]，主要分布于我國(guó)的陜西、湖南、貴州、云南、四川、江西等地區(qū)[30]。TCP蛋白是植物特有的參與生長(zhǎng)發(fā)育、非生物脅迫、葉片衰老、側(cè)枝形成、花粉發(fā)育等多種生物學(xué)過(guò)程的一類轉(zhuǎn)錄因子[13,31]。目前為止，TCP基因家族已在多個(gè)物種中進(jìn)行了報(bào)道，擬南芥中有24個(gè)AtTCPs[25]，水稻含有22個(gè)OsTCPs[24]，玉米中存在29個(gè)ZmTCPs成員[32]，棉花中包含38個(gè)GrTCPs[33]，番茄中有30個(gè)SlTCPs[34]，黃瓜中存在22個(gè)CsTCPs[35]，柑橘中含有20個(gè)CsTCPs[36]，西瓜中有27個(gè)ClTCPs[37]，葡萄中包含18個(gè)VvTCPs[38]，蘋果中52個(gè)MdTCPs[39]，菠蘿中有9個(gè)[40]、毛竹中存在19個(gè)PheTCPs[26]等。本研究以杜仲基因組數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用生物信息學(xué)方法，從杜仲基因組中共鑒定到14個(gè)EuTCPs基因，分為3個(gè)亞家族，這與前人研究結(jié)果相一致。PCF亞家族包含5個(gè)EuTCPs蛋白，CYC/TB1亞家族含有3個(gè)，6個(gè)EuTCPs蛋白屬于CIN亞家族。序列比對(duì)結(jié)果顯示，14個(gè)EuTCPs與擬南芥、水稻TCP蛋白結(jié)構(gòu)域具有高度的相似性，N末端均含有非典型的basic-helix-loop-helix結(jié)構(gòu)域（圖3），基序分析發(fā)現(xiàn)，Motif 1基序存在于所有EuTCPs轉(zhuǎn)錄因子（圖4），表明他們均屬于TCP轉(zhuǎn)錄因子家族，在基因進(jìn)化過(guò)程中具有較保守性。根據(jù)保守結(jié)構(gòu)域是否含有4種氨基酸殘基，將TCP基因家族分為2個(gè)亞家族，Class I亞家族保守結(jié)構(gòu)域含有16個(gè)氨基酸殘基，Class II亞家族TCP結(jié)構(gòu)域包含20個(gè)氨基酸，保守結(jié)構(gòu)域外含有促進(jìn)蛋白質(zhì)相互作用的精氨酸富集R結(jié)構(gòu)域[1]，EuTCP3、EuTCP5、EuTCP7和EuTCP9均含有motif 8（R結(jié)構(gòu)域），與AtTCPs、OsTCPs[24]、BpTCPs[41]、VvTCPs[37]、PmTCPs[42]和FvTCPs[43]等具有相似性，推測(cè)EuTCP3、EuTCP5、EuTCP7和EuTCP9可能具有相似的功能。

聚類分析結(jié)果顯示，EuTCP4與AtTCP20聚為同一分支，AtTCP20參與調(diào)節(jié)擬南芥細(xì)胞擴(kuò)張、分裂和分化，在硝酸鹽誘導(dǎo)的系統(tǒng)信號(hào)通路中發(fā)揮重要作用[44]，菊花CmTCP20為AtTCP20的同源基因，超表達(dá)CmTCP20增加轉(zhuǎn)基因菊花和擬南芥的側(cè)根數(shù)量和長(zhǎng)度[45]。EuTCP10是AtTCP14的同源基因，AtTCP14主要在胚胎維管組織中表達(dá)，促進(jìn)幼嫩節(jié)間細(xì)胞增殖，抑制葉片細(xì)胞擴(kuò)增，attcp14突變體提高種子萌發(fā)對(duì)外源脫落酸和多效唑的敏感性，AtTCP14參與激活擬南芥胚胎生長(zhǎng)[46]，CmTCP14異源轉(zhuǎn)化擬南芥導(dǎo)致細(xì)胞周期相關(guān)基因下調(diào)表達(dá)，抑制器官大小，葉綠素和類胡蘿卜素含量升高，延長(zhǎng)花期，延緩葉片衰老[47]。EuTCP6和EuTCP12聚為同一分支的AtTCP7、AtTCP8、AtTCP21、AtTCP22和AtTCP23均在擬南芥幼嫩葉片中表達(dá)，與野生型相比，attcp23突變體增加葉片面積，tcp8-1、tcp15-1、tcp22-1、tcp23-1四重突變體和tcp8-1、tcp15-1、tcp22-1、tcp23-1、tcp21-1五重突變體蓮座葉數(shù)目減少，葉片增大[48]。EuTCP14為AtTCP4的同源基因，AtTCP4在幼苗子葉中表達(dá)，激活SAUR16和SAUR50的光響應(yīng)表達(dá)，通過(guò)光敏色素相互作用因子（PIFs）調(diào)節(jié)AtTCP4與SAUR14、SAUR16和SAUR50啟動(dòng)子的結(jié)合，黑暗條件下PIF3抑制AtTCP4與上述啟動(dòng)子的結(jié)合[49]。AtTCP4與CONSTANS（CO）啟動(dòng)子結(jié)合，黃昏前后誘導(dǎo)CO基因表達(dá)，AtTCP4與細(xì)胞核中另一個(gè)開(kāi)花調(diào)節(jié)因子GIGANTEA（GI）結(jié)合，誘導(dǎo)CO以GI依賴方式表達(dá)，調(diào)節(jié)發(fā)育和開(kāi)花調(diào)控[50]。EuTCP3與AtTCP2互為同源基因，超表達(dá)AtTCP2導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因擬南芥在光依賴條件下下胚軸矮小，特別是藍(lán)光條件下，AtTCP2與隱花色素蛋白（CRY1）互作，正調(diào)控HYH和HY5基因表達(dá)[51]。AtTCP17與EuTCP3親緣關(guān)系最近，AtTCP17在陰暗條件下顯著積累，AtTCP17及其同源基因AtTCP5和AtTCP13通過(guò)PIF依賴和獨(dú)立途徑誘導(dǎo)生長(zhǎng)素生物合成，在介導(dǎo)陰暗誘導(dǎo)下胚軸伸長(zhǎng)中發(fā)揮重要作用。白光下，tcp5、tcp13、tcp17三重突變體（3tcp）表現(xiàn)出下胚軸缺陷；陰暗條件顯著降低3tcp下胚軸伸長(zhǎng)，TCP17與PIFs和YUCCAs的啟動(dòng)子結(jié)合，誘導(dǎo)生長(zhǎng)素表達(dá)[52]，推測(cè)EuTCPs轉(zhuǎn)錄因子在杜仲生長(zhǎng)發(fā)育、激素調(diào)節(jié)和開(kāi)花調(diào)控中發(fā)揮重要作用。

綜上所述，本研究以杜仲全基因組數(shù)據(jù)為背景，對(duì)杜仲TCP轉(zhuǎn)錄因子家族進(jìn)行了全面的生物信息學(xué)分析，共鑒定出14個(gè)EuTCPs，分為Class I與Class II 2大類，進(jìn)一步劃分為3個(gè)亞家族（PCF、CYC/TB1和CIN）。理化性質(zhì)分析顯示，EuTCPs編碼139～492個(gè)氨基酸，理論等電點(diǎn)分布于5.54～9.72，相對(duì)分子質(zhì)量為18 880～53 620，亞細(xì)胞定位于細(xì)胞核中，均為親水性蛋白，二級(jí)結(jié)構(gòu)以α-螺旋和無(wú)規(guī)則卷曲為主，均含非典型bHLH保守結(jié)構(gòu)域。表達(dá)模式分析顯示，EuTCPs基因家族在杜仲葉片發(fā)育中具有不同的表達(dá)模式，EuTCPs在高膠含量中的轉(zhuǎn)錄水平高于低膠含量，推測(cè)EuTCPs在杜仲膠形成中發(fā)揮正向調(diào)控作用，本研究為深入探索EuTCPs基因功能奠定理論基礎(chǔ)。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突