摘要：[目的]鑒定毛白楊PtoSf-bZIP亞家族成員，解析PtoSl-bZIPs基因響應(yīng)干旱和鹽脅迫等非生物逆境的表達(dá)模式。[方法]通過生物信息學(xué)方法對(duì)PtoS1-bZIP亞家族進(jìn)行系統(tǒng)分析，利用實(shí)時(shí)熒光定量技術(shù)檢測(cè)該亞家族成員在不同組織中的基因表達(dá)特征以及對(duì)非生物脅迫的表達(dá)響應(yīng)模式。[結(jié)果]從毛白楊基因組中鑒定出10個(gè)S1-bZIPs基因，分布在8條染色體上，均無內(nèi)含子結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)進(jìn)化分析表明，PtoS1-bZIP亞家族可分為3個(gè)分支，在毛白楊基因組內(nèi)有12對(duì)共線性基因。順式作用元件分析發(fā)現(xiàn)PtoS1-bZIP亞家族成員的啟動(dòng)子中含有多個(gè)光信號(hào)、激素與非生物脅迫響應(yīng)元件。熒光定量結(jié)果顯示，PtoS1-bZIP亞家族成員的表達(dá)具有組織特異性。第一和第二進(jìn)化分支中的多數(shù)成員在ABA和干旱處理下表達(dá)量上調(diào)，在鹽脅迫下表達(dá)量下調(diào)；第三進(jìn)化分支中的成員在ABA、干旱和鹽處理下均表達(dá)上調(diào)。[結(jié)論]從毛白楊中鑒定出10個(gè)PtoS1-bZIPs基因，聚類為3個(gè)進(jìn)化分支，第一和第二分支中多數(shù)PtoS1-bZIPs成員的表達(dá)受干旱脅迫誘導(dǎo)，而受鹽脅迫抑制；第三分支成員的表達(dá)受干旱和鹽脅迫誘導(dǎo)。表明毛白楊PtoS1-bZIPs不同分支成員可能具有功能分化，在響應(yīng)非生物脅迫過程中發(fā)揮不同作用，研究結(jié)果為后續(xù)解析PtoSl-bZIPs基因調(diào)控楊樹抗逆性的分子機(jī)制提供了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：毛白楊；S1-bZIP；基因家族；基因表達(dá)

中圖分類號(hào)：S718.46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-1498（2024）04-0062-11

轉(zhuǎn)錄因子（transcription factor，TF）又稱反式作用因子，可識(shí)別并特異性結(jié)合靶基因啟動(dòng)子區(qū)的相關(guān)順式作用元件，進(jìn)而激活或抑制基因表達(dá)。在植物的生長(zhǎng)發(fā)育、形態(tài)建成及適應(yīng)環(huán)境變化過程中轉(zhuǎn)錄因子起重要調(diào)控作用。堿性亮氨酸拉鏈（basic region/leucine zipper，bZIP）轉(zhuǎn)錄因子家族是真核生物中分布最廣泛、成員種類最多的家族之一。bZIP主要由位于N-端的堿性結(jié)構(gòu)域和c-端的亮氨酸拉鏈區(qū)域組成。堿性結(jié)構(gòu)域由20個(gè)氨基酸殘基組成，包含核定位信號(hào)和一段固定的N-X7-R/K基序，能夠特異識(shí)別并結(jié)合啟動(dòng)子上的順式元件。亮氨酸拉鏈區(qū)則由1個(gè)或多個(gè)重復(fù)單位組成，每個(gè)重復(fù)單位含有7或9個(gè)氨基酸，最末位一般是亮氨酸，該區(qū)域可以形成兩親性的a螺旋結(jié)構(gòu)，使bZIP蛋白單體形成同源或異源二聚體，從而為bZIP蛋白功能多樣性提供基礎(chǔ)。在擬南芥（Arabidopsis thaliana （L.） Heynh. J中共鑒定出78個(gè)bZIP成員，分為13個(gè)亞家族。不同亞家族成員之間的功能存在差異，A亞族成員主要參與ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、種子發(fā)育和葉片衰老等過程，B和K亞族成員在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮功能，C亞族成員參與種子萌發(fā)和環(huán)境脅迫過程，D亞族成員在病原體防御方面起重要作用，E和M亞族成員負(fù)責(zé)花粉發(fā)育，F(xiàn)亞族成員是鋅缺乏反應(yīng)的中心調(diào)節(jié)因子，G、H和J亞家族成員參與光信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，I亞家族成員主要調(diào)控愈傷組織形成和維管發(fā)育，S亞家族成員主要在生長(zhǎng)發(fā)育和環(huán)境適應(yīng)性中調(diào)控碳氮代謝與能量穩(wěn)態(tài)。S亞家族包含17個(gè)成員，是bZIP家族中最大的一個(gè)亞族，但其基因功能報(bào)道較少，目前僅對(duì)S1組的5個(gè)成員（AtbZIP1、AtbZIP2、AtbZIP11/ATB2、AtbZIP44和AtbZIP53）進(jìn)行了研究。S1類bZIP成員具有獨(dú)特的無內(nèi)含子基因結(jié)構(gòu)，編碼小而高度同源的蛋白。研究表明，S1-bZIPs能與C類bZIP蛋白形成異源二聚體，在蔗糖非發(fā)酵-1-相關(guān)蛋白激酶（SUCROSE NON-FERMENTINGl RELATED KINASES1，SnRKl）介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)低能量以及低糖水平感應(yīng)信號(hào)途徑中起重要調(diào)控作用。在低能量條件下，擬南芥AtbZIP2、AtbZIP11和AtbZIP44直接激活生長(zhǎng)素信號(hào)負(fù)調(diào)控因子tNDOLE-3-ACETIC ACID INDUCIBLE 3（IAA3）的轉(zhuǎn)錄進(jìn)而抑制生長(zhǎng)素輸出載體尸IN-FORMED（PIN）基因的表達(dá)，導(dǎo)致根尖生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸減弱，從而抑制根的生長(zhǎng)。在種子發(fā)育早期，AtbZIP44高水平表達(dá)，并與B-甘露聚糖酶7（Endo-p-mannanases 7，MAN7）啟動(dòng)子區(qū)的G-box結(jié)合，正調(diào)控種子萌發(fā)。此外，S1-bZIPs也參與調(diào)控植物對(duì)非生物脅迫的響應(yīng)。干旱和鹽脅迫下，AtbZIP1表達(dá)量顯著上調(diào)，增強(qiáng)Responsive to dehydration 17（RD17）、RD29A和9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase3（NCED3）等脅迫響應(yīng)基因的表達(dá)，進(jìn)而提高植株的耐受性。AtbZIP53受鹽脅迫誘導(dǎo)，激活下游脯氨酸脫氨酶（PROLINE DEHYDOGENSE1，ProDH）基因的表達(dá)，調(diào)節(jié)植物體內(nèi)氨基酸代謝重編程以適應(yīng)鹽脅迫。同時(shí)C亞族成員AtbZIP10可與AtbZIP53形成異源二聚體，進(jìn)一步增強(qiáng)其對(duì)ProDH啟動(dòng)子的結(jié)合活性。