摘要： 植物生長發(fā)育由多種激素共同調(diào)控，其中生長素是重要的調(diào)控激素之一。生長素響應(yīng)因子（Auxin response factor，ARF）是生長素信號傳導(dǎo)過程中的關(guān)鍵因子，它能夠特異性地與生長素應(yīng)答元件結(jié)合，進(jìn)而影響植物體內(nèi)生長素響應(yīng)基因的表達(dá)。本研究通過生物信息學(xué)方法鑒定到17個油桐ARF基因家族成員，分布在9條染色體上，并且各基因間無片段重復(fù)現(xiàn)象。理化性質(zhì)分析結(jié)果表明，ARF蛋白長度為587～1 119 aa，均為酸性蛋白質(zhì)，不穩(wěn)定系數(shù)＞40，為不穩(wěn)定蛋白質(zhì)，親水性指數(shù)＜0，為親水性蛋白質(zhì)。根據(jù)系統(tǒng)進(jìn)化分析結(jié)果將油桐ARF蛋白家族分為4個亞族，與擬南芥的亞族劃分一致。每個成員都具有典型的B3型結(jié)構(gòu)域和Auxin_resp中間結(jié)構(gòu)域。分析ARF基因表達(dá)特征發(fā)現(xiàn)，ARF基因的表達(dá)在油桐不同組織中具有明顯的組織特異性。本研究結(jié)果為揭示油桐生長發(fā)育調(diào)控機制提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 油桐；ARF基因家族；生物信息學(xué)分析；表達(dá)分析

中圖分類號： S794.3"" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A"" 文章編號： 1000-4440（2024）06-0984-09

Identification and expression analysis of ARF gene family in Vernicia fordii

WANG Zhanjun1，2， LI Jingjing1， ZHOU Zihan1， SUN Wan1， WANG Yi1， ZHANG Xie2

（1.School of Biology and Food Engineering， Hefei Normal University， Hefei 230601， China；2.State Key Laboratory of Utilization of Woody Oil Resource， Hunan Academy of Forestry， Changsha 410004， China）

Abstract： Plant growth and development is regulated by many hormones， among which auxin is one of the important regulatory hormones. Auxin response factor （ARF） is a key factor in the process of auxin signal transduction， which can specifically bind to auxin response elements and affect the expression of auxin response genes in plants. In this study， 17 members of ARF gene family in Vernicia fordii were identified by bioinformatics method， which were distributed on nine chromosomes， and there was no fragment duplication between genes. The results of physical and chemical properties analysis showed that the length of ARF proteins was 587-1 119 aa， all of them were acid proteins. The instability coefficients of ARF proteins were more than 40， and the ARF proteins were unstable proteins. The hydropathicity indexes of ARF proteins were less than 0， and the ARF proteins were hydrophilic proteins. According to the results of phylogenetic analysis， the ARF protein family of Vernicia fordii was divided into four subfamilies， which was consistent with the subfamily division of Arabidopsis thaliana. Each member had a typical B3 domain and an auxin_resp intermediate domain. By analyzing the expression characteristics of ARF gene， it was found that the expression of ARF gene had obvious tissue specificity in different tissues of Vernicia fordii. The results of this study provide a theoretical basis for revealing the regulatory mechanism of Vernicia fordii growth and development.

Key words： Vernicia fordii；ARF gene family；bioinformatics analysis；expression analysis

油桐（Vernicia fordii）為大戟科（Euphorbiaceae）油桐屬落葉喬木樹種，其整株都具有極高的應(yīng)用價值，根、葉、花、果均可入藥[1]；并且油桐既有能源和經(jīng)濟價值，又是重要的用材樹種[2]。

植物生長素響應(yīng)因子（Auxin response factor，ARF）是生長素信號傳導(dǎo)過程中的關(guān)鍵因子，其能夠特異性地結(jié)合生長素應(yīng)答元件，從而影響植物體內(nèi)生長素響應(yīng)基因的表達(dá)[3]。植物生長素調(diào)控涉及多個基因家族，機制十分復(fù)雜，對生長素響應(yīng)因子的研究有助于揭示植物生長發(fā)育調(diào)控機制。ARF基因在多種植物中的功能已被揭示。例如，在模式植物擬南芥（Arabidopsis thaliana）研究中發(fā)現(xiàn)，AtARF17促進(jìn)花藥發(fā)育和花粉管壁形成[4]，AtARF1和AtARF2參與花器官的發(fā)育和凋謝過程[5]，AtARF6和AtARF8促進(jìn)花器官成熟[6]。葡萄（Vitis vinifera）中VvARF7基因能響應(yīng)紅藍(lán)光，促進(jìn)花芽分化[7]。另外，ARF基因家族還在植物抗逆境脅迫響應(yīng)中發(fā)揮著重要作用。冷脅迫條件下，香蕉（Musa acuminata）中17條MaARF基因被誘導(dǎo)，26條MaARF基因被抑制[8]。下調(diào)SlARF4表達(dá)，番茄（Solanum lycopersicum）的抗鹽和抗干旱能力增強[9]。通過對二穗短柄草（Brachypodium distachyo）的研究，發(fā)現(xiàn)BdARF4和BdARF8基因均參與了水楊酸信號通路調(diào)控，可以緩解重金屬脅迫[10]。

目前，油桐全基因組數(shù)據(jù)測序已經(jīng)完成，但對于油桐ARF轉(zhuǎn)錄因子的相關(guān)研究卻鮮見報道。因此，本研究利用生物信息學(xué)技術(shù)，基于油桐全基因組數(shù)據(jù)鑒定出油桐ARF基因家族成員，并對油桐ARF基因家族進(jìn)行系統(tǒng)分析，旨在闡釋生長素響應(yīng)因子ARF在油桐生長發(fā)育進(jìn)程中的功能與作用機制。

1 材料與方法

1.1 基因序列來源

油桐全基因組數(shù)據(jù)[11]來源于中南林業(yè)科技大學(xué)經(jīng)濟林培育與保護教育部重點實驗室（https：//bigd.big.ac.cn/gsa/）；在擬南芥數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站TAIR（http：//www.arabidopsis.org）下載擬南芥ARF蛋白氨基酸序列；水稻（Oryza sativa）的ARF蛋白氨基酸序列下載自NCBI數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/）；巨桉（Eucalyptus grandis）、麻瘋樹（Jatropha curcas）和蓖麻（Ricinus communis）的ARF蛋白氨基酸序列下載自Plant TFDB 數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站（http：//planttfdb.cbi.pku.edu.cn）。

1.2 油桐ARF基因家族成員的鑒定及其編碼蛋白質(zhì)理化性質(zhì)分析

首先，從Pfam網(wǎng)站（http：//pfam.xfam.org/）下載ARF基因家族的隱馬爾科夫模型文件（PF06507）[12]，再使用HMMER3.0軟件對油桐ARF轉(zhuǎn)錄因子家族成員進(jìn)行搜索，篩選出候選序列[13]。其次，利用本地BLASTP軟件比對擬南芥ARF基因與油桐基因組序列，選取E值lt;1×10-10的序列。針對兩種方法獲得的重復(fù)氨基酸序列只需保留其一，初步確定油桐的ARF基因家族成員。之后借助SMART（http：//smart.embl-heidelberg.de/）和NCBI-CDD（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/structure/cdd/wrpsb.cgi）進(jìn)一步確認(rèn)ARF蛋白保守結(jié)構(gòu)域[14-15]。最終鑒定得到ARF基因家族成員，并根據(jù)BLAST命名法和系統(tǒng)命名法，對油桐ARF基因進(jìn)行命名。

對油桐ARF基因家族成員編碼的蛋白質(zhì)氨基酸序列應(yīng)用在線軟件ProtParam[16]（http：//web.expasy.org/protparam/）進(jìn)行預(yù)測分析，分析其相對分子量（Relative molecular weight）、等電點（Isoelectric point）、不穩(wěn)定性系數(shù)（Instability index）、親水性指數(shù)（Hydropathicity index）、脂溶指數(shù)（Aliphatic index）等理化性質(zhì)，油桐ARF蛋白的亞細(xì)胞定位分析利用Plant-mPLocserver在線網(wǎng)站（http：//www.csbio.sjtu.edu.cn/bioinf/plant-multi/）[17]。

1.3 ARF家族的系統(tǒng)發(fā)育分析

利用軟件MEGA 11[18]對油桐、擬南芥、水稻、巨桉、麻瘋樹和蓖麻的ARF蛋白進(jìn)行多序列分析比對，比對結(jié)果利用鄰近法（Neighbor-joining，NJ）構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹，使用泊松校正法計算進(jìn)化距離，校驗參數(shù)（Bootstrap）為1 000，其余參數(shù)設(shè)置為初始的默認(rèn)值。最后通過Evolview（http：//www.evolgenius.info/evolview/#/）在線美化進(jìn)化樹。

1.4 油桐ARF基因家族的基因及其編碼蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析

將已鑒定出的油桐ARF的CDS序列和對應(yīng)的基因組DNA序列上傳至基因結(jié)構(gòu)顯示網(wǎng)站[19]（http：//gsds.gao-lab.org/），在線分析其基因結(jié)構(gòu)特征。

運用MEME[20]在線工具分析該家族的蛋白質(zhì)基序，最大基序檢索數(shù)目設(shè)置為10，其他參數(shù)均為默認(rèn)值。隨后通過TBtools[21]軟件獲得可視化呈現(xiàn)。對篩選得到的油桐各ARF蛋白的保守結(jié)構(gòu)域采用在線軟件SMART分析，并利用TBtools軟件進(jìn)行作圖。

1.5 油桐ARF基因家族成員的染色體定位

借助TBtools程序的GENE定位功能對油桐中篩選出的ARF基因進(jìn)行染色體定位。

1.6 油桐ARF基因家族的基因表達(dá)分析

收集油桐不同生長時期、不同組織的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)[22]，包括開花后10 周的種子（S1）、開花后15周的種子（S2）、開花后20周的種子（S3）、開花后25周的種子（S4）、開花后30周的種子（S5）；不同發(fā)育時期的花蕾：開花前30 d的雌蕾（C1）和雄蕾（X1）、開花前20 d的雌蕾（C2）和雄蕾（X2）、開花前10 d的雌蕾（C3）和雄蕾（X3）、開花前1 d的雌蕾（C4）和雄蕾（X4）；8年生油桐的根（root）、莖（stem）、葉（leave）。在轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫中檢索17個油桐ARF基因的表達(dá)值（FPKM），并使用TBtools軟件中的Heat Map模塊繪制差異表達(dá)熱圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 油桐ARF基因家族成員的鑒定結(jié)果及其編碼蛋白質(zhì)理化性質(zhì)

首先利用隱馬爾可夫模型和BLASTP算法對油桐全基因組進(jìn)行搜索，篩選出油桐的ARF基因序列。在此基礎(chǔ)上，通過交叉篩選以及保守結(jié)構(gòu)域的篩選（去除不含Auxin_resp結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)氨基酸序列），最終共鑒定出17個油桐ARF基因家族成員。與其他物種ARF基因研究結(jié)果相比，本研究鑒定出的油桐ARF基因家族成員數(shù)量比水稻、擬南芥、大豆（Glycine max）等物種略少，與巨桉、麻瘋樹、蓖麻等物種ARF基因家族成員數(shù)量一致。

油桐ARF蛋白基本理化性質(zhì)如表1所示，17個油桐ARF蛋白氨基酸序列長度為587～1 119 aa，其中VfARF17最短，VfARF19A最長。蛋白質(zhì)相對分子量為64 510.90～124 993.45，其中VfARF17相對分子量最小，VfARF19A相對分子量最大。理論等電點為5.10～6.93，表明17個ARF蛋白等電點＜7，屬酸性蛋白質(zhì)。油桐ARF蛋白不穩(wěn)定系數(shù)為47.86～74.30，不穩(wěn)定系數(shù)＞40，均屬于易分解的不穩(wěn)定蛋白質(zhì)。油桐ARF蛋白親水性指數(shù)為-0.684～-0.262，親水性指數(shù)＜0；親水性指數(shù)為負(fù)值時表示為親水性，反之，正值時則表示為疏水性，表明油桐ARF蛋白都是親水性蛋白。亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)定位預(yù)測結(jié)果顯示，油桐ARF蛋白均位于細(xì)胞核中。

2.2 ARF家族的系統(tǒng)發(fā)育樹

為揭示ARF家族的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系，選取6個物種：擬南芥（23條ARF蛋白）、油桐（17條ARF蛋白）、水稻（25條ARF蛋白）、巨桉（17條ARF蛋白）、麻瘋樹（17條ARF蛋白）、蓖麻（17條ARF蛋白）構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹，其中水稻為單子葉植物的典型代表，擬南芥為雙子葉植物的典型代表。進(jìn)化樹聚類分析結(jié)果（圖1）顯示，油桐ARF家族成員可分為Ⅰ亞族、Ⅱ亞族、Ⅲ亞族和Ⅳ亞族這4個亞族。其中Ⅰ亞族中含有6個油桐ARF蛋白家族成員，分別為VfARF2A、VfARF2B、VfARF1、VfARF24、VfARF9B、VfARF9A；Ⅱ亞族中含有2個油桐ARF蛋白家族成員，分別為VfARF4、VfARF3；Ⅲ亞族含有5個油桐ARF蛋白家族成員，分別為VfARF5、VfARF6、VfARF8、VfARF19A、VfARF19B；Ⅳ亞族含有4個油桐ARF蛋白家族成員，分別為VfARF17、VfARF16B、VfARF10、VfARF16A。值得注意的是，在I亞族中，存在一個分支僅包含EgrARF24、VfARF24和JcARF10。該分支沒有草本一年生植物（如擬南芥、水稻）的ARF蛋白家族成員，但包含木本多年生植物（如巨桉、油桐、麻瘋樹）的ARF蛋白家族成員。研究結(jié)果表明，油桐與麻瘋樹和蓖麻之間存在較多的相似蛋白質(zhì)，油桐的ARF蛋白均可在麻瘋樹和蓖麻中找到對應(yīng)的同源蛋白質(zhì)氨基酸序列。

2.3 油桐ARF基因結(jié)構(gòu)

將油桐ARF的CDS序列及其對應(yīng)的基因序列按要求提交至在線網(wǎng)站GSDS2.0進(jìn)行基因結(jié)構(gòu)分析，由圖2可知，油桐ARF基因結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，均含有較多的外顯子與內(nèi)含子。此外，VfARF16A與VfARF16B基因結(jié)構(gòu)上相似度較高，VfARF19A與VfARF19B基因結(jié)構(gòu)上相似度較高。

2.4 油桐ARF蛋白保守基序

利用在線軟件MEME預(yù)測油桐ARF蛋白質(zhì)的保守結(jié)構(gòu)域，結(jié)果如圖3所示，親緣關(guān)系較近的成員表現(xiàn)出相似的保守基序特征。VfARF17含有8個保守基序，VfARF1、VfARF3、VfARF9A、VfARF9B和VfARF10含有9個保守基序，其他序列均含有10個保守基序。油桐ARF蛋白都具有6個相同的Motif，Motif 4、Motif 2、Motif 1、Motif 6、Motif 5、Motif 10。由此可推測，油桐ARF基因家族成員在功能上具有一定的相似性。

2.5 油桐ARF家族蛋白質(zhì)保守結(jié)構(gòu)域

油桐ARF家族蛋白質(zhì)保守結(jié)構(gòu)域分析結(jié)果見如圖3所示，可以看出，同一亞族蛋白質(zhì)的保守結(jié)構(gòu)域的組成和排序具有一定的相似性。Ⅰ亞族和Ⅱ亞族中，除VfARF2B和VfARF3編碼的蛋白質(zhì)含有B3和Auxin_resp 2個結(jié)構(gòu)域外，其他成員均含有B3、Auxin_resp和AUX_IAA 3個結(jié)構(gòu)域，Ⅲ亞族中的全部成員均含有B3結(jié)構(gòu)域、Auxin_resp結(jié)構(gòu)域和AUX_IAA結(jié)構(gòu)域。此外，Ⅳ亞族中的全部成員均不包含AUX_IAA結(jié)構(gòu)域，推測Ⅳ亞族的油桐ARF基因在進(jìn)化歷程中或許出現(xiàn)部分丟失現(xiàn)象?？偟膩砜矗蟛糠钟屯〢RF蛋白含有完整的3個結(jié)構(gòu)域，即B3結(jié)構(gòu)域、Auxin_resp結(jié)構(gòu)域和AUX_IAA結(jié)構(gòu)域。各亞族的ARF蛋白保守結(jié)構(gòu)域差別較小，所有油桐ARF蛋白均含有B3和Auxin_resp結(jié)構(gòu)域。

2.6 油桐ARF基因家族成員的染色體定位

依據(jù)油桐基因組注釋文件，結(jié)合TBtools分析油桐ARF基因的染色體定位，油桐ARF基因在各個染色體上的分布較均勻（表1），17個VfARF基因分布在9條染色體上，6號和8號染色體上各有3個VfARF基因，1號、2號、4號、5號染色體上各有2個VfARF基因，3號、7號和9號染色體上各有1個VfARF基因。VfARF10、VfARF4、VfARF1、VfARF16B、VfARF19B、VfARF2A位于染色體的上端，VfARF16A、VfARF8、VfARF9B、VfARF24、VfARF9A、VfARF3、VfARF6、VfARF2B、VfARF19A、VfARF17、VfARF5位于染色體的下端。此外，在油桐ARF基因家族成員中未發(fā)現(xiàn)有串聯(lián)重復(fù)和片段重復(fù)現(xiàn)象。

2.7 油桐ARF基因表達(dá)

由圖4可知，在開花后10周，油桐種子中VfARF2A、VfARF9A、VfARF2B、VfARF4表達(dá)量較高。在開花后15周，油桐種子中VfARF2A的表達(dá)量最高。在開花后20周，油桐種子中VfARF9A的表達(dá)量最高。隨著種子的生長和發(fā)育，VfARF24基因表達(dá)量逐漸升高，但 VfARF24基因在根、莖、葉、花中幾乎不表達(dá)。在開花前30 d ，雌蕾和雄蕾中VfARF5、VfARF6、VfARF8、VfARF9A、VfARF2A和VfARF2B表達(dá)量較高。在開花前20 d，雄蕾中VfARF6、VfARF8和VfARF2B表達(dá)量較高，雌蕾中VfARF6、VfARF8、VfARF2B、VfARF2A和VfARF9A表達(dá)量較高。在開花前10 d，雄蕾中VfARF6、VfARF8和VfARF2B表達(dá)量較高，雌蕾中VfARF6、VfARF8、VfARF2B表達(dá)量較高。推測這些基因可能與花器官的成熟與發(fā)育有關(guān)。VfARF6和VfARF2A在莖部表達(dá)量較高。在根部，VfARF2A和VfARF9B的表達(dá)量較高，其中VfARF2A的表達(dá)量最高，表明其可能參與調(diào)控根部生長和發(fā)育。葉片中VfARF2B、VfARF6、VfARF2A的表達(dá)量較高。值得注意的是，VfARF19A和VfARF10僅在開花前1 d的雄蕾中表達(dá)量大幅上調(diào)，推測這2個基因可能與雄蕾后期的發(fā)育有關(guān)。油桐ARF基因在雌蕾和雄蕾中的表達(dá)量明顯高于其在根、莖、葉和種子中的表達(dá)量。此外，VfARF16A、VfARF16B、VfARF17基因在油桐各組織中表達(dá)量都較低。綜上所述，ARF基因的表達(dá)在油桐不同組織中表現(xiàn)出了明顯的組織特異性。

3 討論

本研究通過對油桐全基因組進(jìn)行生物信息學(xué)分析，鑒定出17個油桐ARF基因，這與麻瘋樹，巨桉和蓖麻的ARF基因家族成員數(shù)量一致。結(jié)合已報道的研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)ARF基因家族成員的數(shù)量在不同物種中有明顯的差異，如擬南芥中有23個ARF基因[23]、煙草（Nicotiana tabacum）中有50個ARF基因[24]、水稻中有25個ARF基因[25]、番茄中有21個ARF基因[26]、大豆（Glycine max）中有51個ARF基因[27]、蘋果（Glycine max）中有29個ARF基因[28]、桃（Prunus persica）中有18個ARF基因[29]、葡萄中有19個ARF基因[30]、南瓜（Cucurbita moschata）中有18個ARF基因[31]、黃瓜（Cucumis sativus）中有15個ARF基因[32]、茶樹（Camellia sinensis）中有25個ARF基因[33]、巨桉中有17個ARF基因[34]、麻瘋樹中有17個ARF基因[35]。盡管不同物種的基因組大小差異較大，但不同植物中ARF的數(shù)量與它們的基因組大小并無直接關(guān)系。

油桐ARF蛋白氨基酸序列長度為587～1 119 aa，相對分子量為64 510.90～124 993.45，均為酸性蛋白質(zhì)。由于所有油桐ARF蛋白的不穩(wěn)定系數(shù)＞40，且親水性指數(shù)＜0，故它們均屬于不穩(wěn)定、易降解的親水性蛋白。油桐ARF蛋白的亞細(xì)胞定位結(jié)果與其他物種略有不同，例如梅（Prunus mume）PmARF17蛋白位于細(xì)胞核和細(xì)胞膜上[36]，而油桐ARF蛋白僅存在細(xì)胞核中。染色體定位分析結(jié)果表明，油桐ARF基因在不同染色體上的數(shù)量分布較為均勻，17個油桐ARF基因定位在9條染色體上，平均每條染色體上含有1～3個油桐ARF基因，并且在各染色體上均未發(fā)現(xiàn)串聯(lián)重復(fù)和片段重復(fù)的情況。系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系分析發(fā)現(xiàn)，油桐ARF家族成員可劃分為4個亞族，這與擬南芥的亞族劃分一致。其中I亞族是該家族中成員數(shù)量最多的一支，共有6個油桐ARF基因成員；Ⅱ亞族中含有的油桐ARF基因家族成員最少，僅有2個油桐ARF基因成員。分析油桐ARF基因及其編碼蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，油桐ARF均含有外顯子和內(nèi)含子且結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，親緣關(guān)系較為密切的成員表現(xiàn)出相似的保守基序特征，這表明在物種進(jìn)化過程中ARF存在一定的保守性。基因家族成員保守結(jié)構(gòu)域分析結(jié)果顯示，同一亞族的保守結(jié)構(gòu)域的組成和排序往往呈現(xiàn)出相似的特征。油桐的大多數(shù)ARF蛋白都含有B3、Auxin_resp和AUX_IAA結(jié)構(gòu)域，僅少數(shù)的油桐ARF蛋白表現(xiàn)出不同于其他成員的AUX_IAA結(jié)構(gòu)域缺失現(xiàn)象，這與黃賢斌等[37]對石榴（Punica granatum ）ARF蛋白家族的鑒定結(jié)果相似。值得注意的是， Ⅳ亞族的所有成員均不包含AUX_IAA結(jié)構(gòu)域，可以推測Ⅳ亞族的油桐ARF基因在進(jìn)化歷程中或許發(fā)生了部分丟失的現(xiàn)象。生長素/吲哚乙酸（Aux/IAA）蛋白質(zhì)通常與ARF蛋白C末端的AUX_IAA結(jié)構(gòu)域結(jié)合形成異源二聚體，進(jìn)而參與生長素信號途徑，發(fā)揮著生長素調(diào)控作用[38]。據(jù)此推測油桐ARF蛋白的AUX_IAA結(jié)構(gòu)域丟失可能會對其生理功能產(chǎn)生影響。

基因表達(dá)特征為基因功能研究提供重要信息。本研究發(fā)現(xiàn)部分油桐ARF基因在多種組織中皆高表達(dá)，如VfARF5、VfARF6、VfARF8、VfARF9A、VfARF2A和VfARF2B，暗示它們可能在油桐的生長發(fā)育中發(fā)揮著多方面的重要作用。部分基因在各組織中不表達(dá)或表達(dá)量過低，有些基因則主要在一個組織中表達(dá)量很高，表明ARF基因在油桐不同組織中的表達(dá)具有顯著的組織特異性。此外，油桐ARF基因在雌蕾和雄蕾中的表達(dá)水平明顯高于其在根、莖、葉和種子中的表達(dá)水平，石榴中也出現(xiàn)PgARF6a、RgARF6b、PgARF6c在花、花芽中較高表達(dá)現(xiàn)象[6，39]，表明在花器官的發(fā)育和成熟過程中ARF基因或?qū)l(fā)揮重要作用。

本研究在油桐全基因組中共鑒定到17個油桐ARF基因，對其基因結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)發(fā)育、染色體定位及其編碼蛋白質(zhì)基本的理化性質(zhì)、亞細(xì)胞定位、保守結(jié)構(gòu)域、保守基序進(jìn)行了系統(tǒng)的生物信息學(xué)分析。此外，基于油桐在不同發(fā)育階段的花、種子和營養(yǎng)組織的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，對油桐ARF基因的表達(dá)特征開展了全面研究。本研究結(jié)果為闡釋生長素響應(yīng)因子ARF在油桐生長發(fā)育過程中的功能和作用機制提供了理論支持，同時也為研究其他植物中的植物生長素響應(yīng)因子ARF提供參考信息。

參考文獻(xiàn)：

[1] 雷明豪，楊付明，胡澤華. 桐油在土家醫(yī)外治法中的應(yīng)用[J]. 中國民族民間醫(yī)藥，2019，28（21）：54-56.

[2] 杜洋文，鄧先珍，曾祥福. 不同套種模式對油桐生長及其枝葉養(yǎng)分的影響[J]. 森林與環(huán)境學(xué)報，2015，35（3）：255-260.

[3] 李艷林，高志紅，宋 娟，等. 植物生長素響應(yīng)因子ARF與生長發(fā)育[J]. 植物生理學(xué)報，2017，53（10）：1842-1858.

[4] WANG B， XUE J S， YU Y H， et al. Fine regulation of ARF17 for anther development and pollen formation[J]. BMC Plant Biology，2017（1）：243.

[5] ELLIS C M， NAGPAL P， YOUNG J C， et al. Auxin response factor1 and auxin response factor2 regulate senescence and floral organ abscission in Arabidopsis thaliana[J]. Development，2005，132（20）：4563-4574.

[6] NAGPAL P， ELLIS C M， WEBER H， et al. Auxin response factors ARF6 and ARF8 promote jasmonic acid production and flower maturation[J]. Development，2005，132（18）：4107-4118.

[7] 袁 苗，劉 鑫，黨仕卓，等. 紅地球葡萄生長素響應(yīng)因子VvARF7基因克隆及其光響應(yīng)分析[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報，2023，39（4）：1052-1061.

[8] HU W， ZUO J， HOU X W， et al. The auxin response factor gene family in banana：genome-wide identification and expression analyses during development， ripening， and abiotic stress[J]. Frontiers in Plant Science，2015，6：742.

[9] BOUZROUD S， GASPARINI K， HU G， et al. Down regulation and loss of auxin response factor 4 function using crispr/cas9 alters plant growth，stomatal function and improves tomato tolerance to salinity and osmotic stress[J]. Genes，2020，11（3）：272.

[10]LIU N， DONG L， DENG X， et al. Genome-wide identification，molecular evolution，and expression analysis of auxin response factor （ARF） gene family in Brachypodium distachyon L.[J]. BMC Plant Biology，2018，18（1）：336.

[11]ZHANG L， LIU M， LONG H， et al. Tung tree （Vernicia fordii） genome provides a resource for understanding genome evolution and improved oil production[J]. Genomics，Proteomics amp; Bioinformatics，2019，17（6）：558-575.

[12]MARCO P， COGGILL P C， EBERHARDT R Y， et al. The Pfam protein families database[J]. Nucleic Acids Research，2012，40：290-301.

[13]FINN R D， CLEMENTS J， EDDY S R. HMMER web server：interactive sequence similarity searching[J]. Nucleic Acids Research，2011，39：29-37.

[14]SCHULTZ J， MILPETZ F， BORK P， et al. SMART，a simple modular architecture research tool：identification of signaling domains[J]. PNAS，1998，95（11）：5857-5864.

[15]MARCHLER-BAUER A， LU S， ANDERSON J B， et al. CDD：a conserved domain database for the functional annotation of proteins[J]. Nucleic Acids Research，2011，39：225-229.

[16]GASTEIGER E， HOOGLAND C， GATTIKER A， et al. Protein identification and analysis tools on the ExPASy server[M]//WALKER J M. The Proteomics Protocols Handbook. Totowa，NJ：Humana Press，2005：571-607.

[17]HORTON P， PARK K J， OBAYASHI T， et al. WoLF PSORT：protein localization predictor[J]. Nucleic Acids Research，2007，35（2）：585-587.

[18]TAMURA K， STECHER G， KUMAR S. MEGA11：molecular evolutionary genetics analysis version 11[J]. Molecular Biology and Evolution，2021，38（7）：3022-3027.

[19]HU B， JIN J， GUO Y， et al. GSDS 2.0：an upgraded gene feature visualization server[J]. Bioinformatics，2015，31（8）：1296-1297.

[20]BAILEY T L， BODEN M， BUSKE F A， et al. MEME SUITE：tools for motif discovery and searching[J]. Nucleic Acids Research，2009，37（2）：202-208.

[21]CHEN C， CHEN H， ZHANG Y， et al. TBtools：an integrative toolkit developed for interactive analyses of big biological data[J]. Molecular Plant，2020，13（8）：1194-1202.

[22]LIU W， YI Y， ZHUANG J， et al. Genome-wide identification and transcriptional profiling of the basic helix-loop-helix gene family in tung tree （Vernicia fordii）[J]. PeerJ，2022，10：e13981.

[23]OKUSHIMA Y， OVERVOORDE P J， ARIMA K， et al. Functional genomic analysis of the auxin response factor gene family members in Arabidopsis thaliana：unique and overlapping functions of ARF7 and ARF19[J]. Plant Cell，2005，17（2）：444-463.

[24]孫亭亭，張 磊，陳 樂，等. 普通煙草ARF基因家族序列的鑒定與表達(dá)分析[J]. 植物遺傳資源學(xué)報，2016，17（1）：162-168.

[25]WANG D， PEI K， FU Y， et al. Genome-wide analysis of the auxin response factors （ARF） gene family in rice （Oryza sativa） [J]. Gene，2007，394（1/2）：13-24.

[26]WU J， WANG F Y， CHENG L， et al. Identification，isolation and expression analysis of auxin response factor （ARF） genes in Solanum lycopersicum[J]. Plant Cell Reports，2011，30（11）：2059-2073.

[27]HA C V， LE D T， NISHIYAMA R， et al. The auxin response factor transcription factor family in soybean：genome-wide identification and expression analyses during development and water stress[J]. DNA Research，2013，20（5）：511-524.

[28]李慧峰，冉 昆，何 平，等. 蘋果生長素響應(yīng)因子（ARF）基因家族全基因組鑒定及表達(dá)分析[J]. 植物生理學(xué)報，2015，51（7）：1045-1054.

[29]LI H， RAN K， SUN Q. Genome-wide identification and expression analysis of peach auxin response factor gene families[J]. Journal of Plant Biochemistry amp; Biotechnology，2012，5（4）：349-357.

[30]WAN S B， LI W L， ZHU Y Y， et al. Genome-wide identification，characterization and expression analysis of the auxin response factor gene family in Vitis vinifera[J]. Plant Cell Reports，2014，33（8）：1365-1375.

[31]袁敬平，申長衛(wèi)，陳碧華，等. 南瓜生長素響應(yīng)因子（ARF）基因家族的全基因組分析及表達(dá)分析[J]. 植物生理學(xué)報，2020，56（11）：2383-2396.

[32]LIU S Q， HU L F. Genome-wide analysis of the auxin response factor gene family in cucumber[J]. Genetics amp; Molecular Research，2013，12（4）：4317-4331.

[33]田時雨，張蓓林，雷 陽，等. 茶樹全基因組生長素反應(yīng)因子（ARF）基因家族鑒定及表達(dá)分析[J]. 中國茶葉，2022，44（6）：37-46.

[34]YU H， SOLER M， MILA I， et al. Genome-wide characterization and expression profiling of the auxin response factor （ARF） gene family in Eucalyptus grandis[J]. PLoS One，2014，9（9）：e108906.

[35]TANG Y， BAO X， LIU K， et al. Genome-wide identification and expression profiling of the auxin response factor （ARF） gene family in physic nut[J]. PLoS One，2018，13（8）：e0201024.

[36]李艷林，IQBAL S，侍 婷 ，等. 梅PmARF17克隆及其在花發(fā)育中與內(nèi)源激素的調(diào)控模式[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，54（13）：2843-2857.

[37]黃賢斌，張?zhí)瑒⒋溆?，? 石榴ARF基因家族鑒定及表達(dá)分析[J]. 果樹學(xué)報，2019，36（1）：43-55.

[38]梅 梅，王曉禹，張曉林，等. 植物生長素響應(yīng)因子ARF研究進(jìn)展[J]. 種子，2017，36（1）：47-54.

[39]WU M F， TIAN Q， REED J W. Arabidopsis microRNA167 controls patterns of ARF6 and ARF8 expression and regulates both female and male reproduction[J]. Development，2006，133（21）：4211-4218.

（責(zé)任編輯：成紓寒）

收稿日期：2024-02-05

基金項目：省部共建木本油料資源利用國家重點實驗室開放課題（GZKF202103、GZKF202203）；安徽省高校優(yōu)秀青年人才支持計劃項目（gxyq2020040）；安徽省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（S202414098204、S202414098205）；國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（202414098077）;2022年度引進(jìn)高層次人才科研啟動基金項目（2022rcjj12）

作者簡介：王占軍（1984-），男，安徽壽縣人，博士研究生，從事植物細(xì)胞分子生物學(xué)研究。（E-mail）wangzhanjunhxj@163.com。李靜靜為共同第一作者。

通訊作者：張 勰，（E-mail）zhangxiei3@163.com