摘 要 陽(yáng)離子質(zhì)子轉(zhuǎn)運(yùn)體（cation/H+ exchanger，CHX）基因家族在植物生長(zhǎng)發(fā)育及逆境中發(fā)揮著重要功能。本研究對(duì)桃CHX基因家族進(jìn)行鑒定，并分析其在非生物脅迫和激素中的表達(dá)模式。以擬南芥CHX成員為模型，在桃基因組數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行BLASTP算法搜索初步比對(duì)出桃CHX家族成員，并利用在線工具Pfam和SMART進(jìn)一步篩選。最終在桃中鑒定到26個(gè)CHX家族成員，分布在6條染色體上；系統(tǒng)進(jìn)化分析將桃CHX家族基因劃分為8個(gè)亞族，每個(gè)亞族的基因結(jié)構(gòu)和Motif基本一致；共線性分析發(fā)現(xiàn)，種內(nèi)中僅有1對(duì)線性關(guān)系；種間（桃與擬南芥）存在12對(duì)基因?qū)?。qRT-PCR表明，PpCHX基因家族成員在桃不同組織中的表達(dá)存在差異。此外， PpCHX02、 PpCHX03、 PpCHX05、 PpCHX06、 PpCHX13、 PpCHX14、 PpCHX15、 PpCHX16、 PpCHX18、 PpCHX20、 PpCHX22、 PpCHX25均顯著受200 mmol·L-1 NaCl、干旱（15% PEG）與低溫（4 ℃）的誘導(dǎo)； PpCHX02、 PpCHX03、 PpCHX06、 PpCHX13在赤霉素、水楊酸與脫落酸處理下均表現(xiàn)出高的表達(dá)水平。

關(guān)鍵詞 桃；陽(yáng)離子質(zhì)子轉(zhuǎn)運(yùn)體；生物信息學(xué)；功能分析

植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中會(huì)吸收大量的礦物質(zhì)，同時(shí)植物從土壤中獲取必需的礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)并在植物組織和細(xì)胞中運(yùn)輸，具有廣泛的機(jī)制和反應(yīng)。在過(guò)度施肥措施下或不同栽培區(qū)域會(huì)出現(xiàn)較高濃度的必需金屬陽(yáng)離子的聚集，造成脅迫作用。因此，研究如何調(diào)節(jié)植物組織和細(xì)胞中離子的濃度水平，以防止?fàn)I養(yǎng)素缺乏和金屬毒性[1]，對(duì)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)意義重大。

研究發(fā)現(xiàn)，有大量的陽(yáng)離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白定位在細(xì)胞質(zhì)膜和細(xì)胞膜上[2-3]。陽(yáng)離子/質(zhì)子反轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（CPA）基因超家族的成員被認(rèn)為負(fù)責(zé)植物、動(dòng)物、真菌和細(xì)菌中的單價(jià)陽(yáng)離子交換[4]。CPA超家族包括植物基因組中的Na+/H+逆轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（NHX）、K+/H+逆轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（KEA）和陽(yáng)離子質(zhì)子轉(zhuǎn)運(yùn)體（CHX）家族，在Pfam數(shù)據(jù)庫(kù)中有1個(gè)保守的Na+/H+交換（Na+/H+ exchanger）結(jié)構(gòu)域[5-6]。而CHX家族眾多成員僅存在于高等植物中，其主要參與調(diào)控植物體內(nèi)Na+/K+離子平衡和pH穩(wěn)態(tài)[7]。目前，有學(xué)者認(rèn)為CHX家族基因廣泛參與植物對(duì)激素響應(yīng)以及鹽、干旱等非生物脅迫[8-9]，且在擬南芥[3]、大豆[7]、葡萄[10]、水稻[11]和玉米[12]等多種植物中對(duì)其功能進(jìn)行解析。研究發(fā)現(xiàn)在模式植物擬南芥中鑒定出28個(gè)CHX成員，在K+轉(zhuǎn)運(yùn)、pH平衡及花粉生長(zhǎng)發(fā)育等方面發(fā)揮重要作用。 AtCHX17作為K+轉(zhuǎn)換器在植物前體液泡腔內(nèi)維持其體內(nèi)K+平衡，且受低pH、鹽脅迫及ABA脅迫誘導(dǎo)，在植物體內(nèi)起K+攝取及維持細(xì)胞中離子平衡的功能[13-14]。 AtCHX16、 AtCHX17、 AtCHX18、 AtCHX19在花粉、花和根中高表達(dá)，對(duì)種子發(fā)育同樣起重要作用。 AtCHX20在保衛(wèi)細(xì)胞中高表達(dá)，調(diào)節(jié)氣孔開(kāi)合和保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)的pH濃度[15-17]。此外，楊琳等[18]在蘋(píng)果中鑒定出33個(gè)CHX家族成員，超過(guò)60%的CHX基因成員在根中表達(dá)較高，暗示CHX家族對(duì)K+吸收方面起重要作用。

植物CHX基因家族參與調(diào)控轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞質(zhì)子和離子，在生長(zhǎng)發(fā)育和脅迫應(yīng)答中扮演重要角色。而桃CHX基因家族尚未鑒定，功能尚未解析。本研究通過(guò)生物信息學(xué)和試驗(yàn)相結(jié)合的方法初步確定CHX家族在桃中的功能，為桃CHX基因功能的深入研究奠定重要基礎(chǔ)，并為挖掘桃抗性基因提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及處理

試驗(yàn)材料為種植于甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院桃園的 "8 a生桃無(wú)性系砧木‘GF677’和培養(yǎng)于甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院組培室中生長(zhǎng)30 d的桃無(wú)性系砧木‘GF677’組培幼苗。在8 a生桃無(wú)性系砧木上分別取根、莖、葉后，將各組織迅速于液氮中冷凍，然后放置到-80 ℃超低溫冰箱貯藏，后續(xù)用于基因組織特異性表達(dá)分析。選取生長(zhǎng)大小一致、無(wú)病毒的健康組培苗，每處理5株，3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。試驗(yàn)共設(shè)6種處理，分別用200 mmol·L-1 NaCl、15% PEG澆灌根系、4 ℃低溫處理‘GF677’幼苗；激素處理中，用0.1 mmol·L-1脫落酸（ABA）、0.5 mmol·L-1 赤霉素（GA3）、 "5 mmol·L-1水楊酸（SA）噴施葉面，直至葉面滴水為止，各處理分別在0、12和48 h時(shí)取樣，用于響應(yīng)非生物脅迫以及激素分析。

1.2 PpCHX基因家族成員的鑒定及染色體 "定位

從擬南芥基因組數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//www.arabidopsis.org/）下載得到已知的28個(gè)CHX基因家族的蛋白序列，然后在薔薇科基因組數(shù)據(jù)庫(kù)中（https：//www.rosaceae.org/）[Prunus persica Whole Genome Assembly v2.0amp;Annotation" "v2.1（v2.0.a1）]進(jìn)行BLASTP算法搜索，獲得桃CHX候選基因，E值≤1×e-5。刪除所有冗余序列后，將得到的候選基因進(jìn)一步用Pfam （https：//pfam.xfam.org/search）和SMART （http：//smart.embl-heidelberg.de/）軟件進(jìn)行篩選，去除其中不含CHX特定結(jié)構(gòu)域的基因，最終獲得26個(gè)桃CHX家族成員。利用在線軟件Expasy （https：//web.expasy.org/protparam/） 對(duì)桃CHX的分子質(zhì)量、氨基酸數(shù)目和等電點(diǎn)等理化性質(zhì)進(jìn)行分析；亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)采用WoLFPSORT （https：//wolfpsort.hgc.jp/）和CELLO v.2.5 （http：//cello.life.nctu.edu.tw/） 在線網(wǎng)站取交集。利用Expasy軟件繪制桃CHX基因家族在染色體上的分布圖。

1.3 PpCHX基因家族成員的系統(tǒng)進(jìn)化分析

桃中鑒定的CHX和擬南芥中鑒定的28個(gè)CHX[3]的全長(zhǎng)氨基酸序列用于系統(tǒng)發(fā)育分析。使用MEGA11軟件構(gòu)建鄰接樹(shù)。

1.4 PpCHX基因家族的基因結(jié)構(gòu)和保守基序 "分析

通過(guò)MEME （http：//meme-suite.org/tools/meme）預(yù)測(cè)PpCHX蛋白保守基序，將桃CHX基因家族成員的編碼序列（coding sequence，CDS）與外顯子-內(nèi)含子結(jié)構(gòu)通過(guò)TBtools軟件可視化。

1.5 PpCHX基因家族成員的基因復(fù)制類(lèi)型及共線性分析

利用MCScan X[19]軟件分析桃CHX與擬南芥、水稻與玉米之間的片段重復(fù)事件和同源性?？梢暬瘓D用Circos[20]軟件繪制。

1.6 PpCHX基因家族的啟動(dòng)子順式元件分析

利用在線網(wǎng)站PlantCARE （http：//bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/）[21]對(duì)桃CHX基因上游啟動(dòng)子區(qū)2 000 bp序列進(jìn)行分析，并將結(jié)果用TBtools軟件可視化。

1.7 PpCHX基因的qRT-PCR表達(dá)分析

CHX家族基因特異性引物序列在上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司設(shè)計(jì)并合成（表1）。使用Prime Script RT試劑盒（TaKaRa），并按照說(shuō)明反轉(zhuǎn)錄cDNA。以Action蛋白為內(nèi)參基因進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR。反應(yīng)體系：TB GreenⅡ 10 μL，上下游2 μL混合引物，ddH2O 6 μL， "cDNA 2 μL，總體積20 μL。程序如下：95 ℃變性 "30 s，95 ℃變性10 s；60 ℃退火30 s，72℃延長(zhǎng) "30 s，共40個(gè)循環(huán)。

1.8 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Office 2021進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，基因的相對(duì)表達(dá)量采用2-ΔΔCt法計(jì)算；柱狀圖的繪制使用Excel 2016軟件，熱圖采用tbtools可 "視化。

2 結(jié)果與分析

2.1 PpCHX的鑒定、染色體定位及化學(xué)性質(zhì) "分析

基于28個(gè)擬南芥CHX蛋白的氨基酸序列，在Phytozome在線網(wǎng)站進(jìn)行BLASTP同源比對(duì)，對(duì)得到蛋白去除冗余序列后共有26個(gè)桃CHX蛋白序列。根據(jù)染色體的位置依次命名為 "PpCHX01～ "PpCHX26，桃CHX基因不均勻地分布在6條染色體上（圖1-A），其中2和6號(hào)染色體上均包含8個(gè)PpCHX基因，數(shù)量為最多，而3號(hào)染色體PpCHX基因數(shù)量最少，僅1個(gè)，為 "PpCHX11（圖1-B）。此外，多數(shù)基因位于染色體的近端或末端，高密度的PpCHX基因分布在第2號(hào)染色體的近端和末端，4號(hào)染色體的末端跟6號(hào)染色體的近端。蛋白質(zhì)化學(xué)性質(zhì)分析（表2），發(fā)現(xiàn)CHX蛋白的CDS長(zhǎng)度介于2 289～ "2 577 bp，編碼氨基酸數(shù)在762～858 aa，分子質(zhì)量介于83 779.76～94 457.09 ku，且 PpCHX13是編碼序列最長(zhǎng)、氨基酸殘基數(shù)目最多、分子質(zhì)量最大的成員。等電點(diǎn)分布在5.54～9.26，其中酸性蛋白和堿性蛋白各13個(gè)。亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)，所有的PpCHX蛋白均定位在細(xì)胞質(zhì)膜上。

2.2 PpCHX的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)分析

通過(guò)分析CHX蛋白間的進(jìn)化關(guān)系，對(duì)鑒定得到的26個(gè)桃CHX家族成員和28個(gè)擬南芥CHX家族成員通過(guò)MEGA11軟件進(jìn)行多序列比對(duì)和構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)（圖2）。根據(jù)親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，將所有CHX蛋白分成3組（group Ⅰ- group Ⅲ），進(jìn)一步細(xì)化可分成8個(gè)亞組（C1-Ⅰ、C1-Ⅱ、C1-Ⅲ、C1-Ⅳ、C2、C3-Ⅰ、C3-Ⅱ、C3-Ⅲ）。其中g(shù)roup Ⅰ中成員最多，有13個(gè)PpCHX和11個(gè)AtCHX基因，其次是group Ⅲ，包含9個(gè)PpCHX和15個(gè)AtCHX基因，group Ⅱ成員最少僅有7個(gè)，包括4個(gè)PpCHX和2個(gè)AtCHX。同亞族的成員可能具有相似的功能，根據(jù)擬南芥中相似基因的研究結(jié)果可推測(cè)出桃CHX基因的生物學(xué)功能。

2.3 PpCHX家族基因結(jié)構(gòu)及保守基序

為深入了解PpCHX基因結(jié)構(gòu)，利用TBtools軟件對(duì)PpCHX基因結(jié)構(gòu)進(jìn)行可視化，發(fā)現(xiàn)PpCHX與AtCHX基因進(jìn)化關(guān)系分類(lèi)一致（圖2，圖3-A）。通過(guò)對(duì)內(nèi)含子和外顯子結(jié)構(gòu)分析（圖3-B），發(fā)現(xiàn)26個(gè)PpCHX基因均含有內(nèi)含子和外顯子，含有3個(gè)外顯子的基因高達(dá)18個(gè)（69.23%），含2個(gè)外顯子的基因包含2個(gè) "（7.69%），含4個(gè)及以上外顯子的基因有6個(gè) "（23.08%）。其中除了2個(gè)基因含有1個(gè)外顯子外，其余24個(gè)基因均含有2個(gè)及2個(gè)以上外顯子。各組中內(nèi)含子和外顯子數(shù)目及分布方式相似，說(shuō)明同一亞族不同基因之間基因親緣關(guān)系較近。利用MEME在線工具分析26個(gè)PpCHX的基序分布，鑒定出10個(gè)保守基序（圖3-C）。發(fā)現(xiàn)除 PpCHX02、 PpCHX03和 PpCHX16沒(méi)有Motif 10外，其余23個(gè)成員都含有相同的Motif和排列順序，這說(shuō)明相似的保守基序含有相似的功能。

2.4 PpCHX家族基因共線性分析

對(duì)桃中的CHX家族基因進(jìn)行共線性分析，發(fā)現(xiàn)僅有1對(duì)桃CHX家族基因（ PpCHX10/ PpCHX19）存在線性關(guān)系（圖4-A）。對(duì)桃和擬南芥2個(gè)物種的直系同源基因進(jìn)行比對(duì)分析（圖4-B），發(fā)現(xiàn)桃與擬南芥之間在基因組水平具有更多的同源基因，即存在12對(duì)共線性基因?qū)?。表明桃和擬南芥的CHX基因家族具有相對(duì)近的同源進(jìn)化關(guān)系，同源基因可能具有相似的功能，因此全基因組共線性分析可為關(guān)鍵基因功能預(yù)測(cè)提供了 "線索。

2.5 PpCHX家族基因順式作用元件分析

利用在線網(wǎng)站PlantCARE預(yù)測(cè)到26個(gè)桃CHX基因上游2 000 bp序列，并對(duì)PpCHX所有順式作用元件進(jìn)行分類(lèi)和統(tǒng)計(jì)。分析發(fā)現(xiàn)，PpCHX啟動(dòng)子中含有大量光響應(yīng)元件、激素應(yīng)答元件和脅迫響應(yīng)元件（圖5-A）。而 PpCHX25為含有元件最多的成員，其次是 PpCHX13，最少的成員是 PpCHX03，僅含有3個(gè)元件，說(shuō)明PpCHX不同成員之間對(duì)響應(yīng)激素應(yīng)答和非生物脅迫方面存在較大差異。其中，光響應(yīng)（G-box、Box 4、I-box、Sp1、AE-box等）作為眾多元件中最多的一類(lèi)元件，占總元件的53%（圖5-B），其次為茉莉酸甲酯響應(yīng)元件（MeJA）。表明家族成員之間存在多種不同的作用元件，可預(yù)測(cè)它們?cè)谥参锏纳L(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中有多種功能。

2.6 不同組織中PpCHX家族基因的表達(dá)分析

qRT-PCR分析結(jié)果顯示（圖6），PpCHX家族基因的表達(dá)呈現(xiàn)出組織特異性。其中， PpCHX01、 PpCHX03、 PpCHX09、 PpCHX10、 PpCHX13、 PpCHX17、 PpCHX18、 PpCHX20、 PpCHX21、 PpCHX22在根中為高表達(dá)。有趣的是，這與圖3-A的分組基本呈現(xiàn)一致，即越相似的序列其組織特異表達(dá)趨于一致。 PpCHX02、 PpCHX04、 PpCHX12、 PpCHX19、 PpCHX23、 PpCHX24則在莖中高表達(dá)； PpCHX05、 PpCHX06、 PpCHX07、 PpCHX08、 PpCHX11、 PpCHX14、 PpCHX15、 PpCHX16、 PpCHX26則在葉中的表達(dá)顯著高于其他部位。

2.7 非生物脅迫下PpCHX家族基因表達(dá)譜

為明確PpCHX基因在非生物脅迫中的作用，利用qRT-PCR分析26個(gè)PpCHX家族基因分別在4" ℃、15% PEG以及200 mmol·L-1 NaCl處理下的表達(dá)模式（圖7）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，NaCl脅迫下， PpCHX02、 PpCHX03、 PpCHX05、 PpCHX06、 PpCHX09、PpCHX12、 PpCHX14、 PpCHX15、 PpCHX16、PpCHX22和 PpCHX23基因均上調(diào)表達(dá)。其中，PpCHX16、 PpCHX22與 PpCHX23隨時(shí)間點(diǎn)的推移呈逐漸升高的趨勢(shì)，48 h時(shí)出現(xiàn)峰值，分別為0 h（對(duì)照）的27.06倍、20.03倍、10.42倍，說(shuō)明可能在鹽脅迫中起正調(diào)控作用。

15%PEG處理下，除 PpCHX02、 PpCHX04、 PpCHX17和 PpCHX19基因下調(diào)外，其余22個(gè)基因均為上調(diào)表達(dá)。其中， PpCHX03、 PpCHX18、 PpCHX21和 PpCHX24上調(diào)表達(dá)最顯著，48 h時(shí)的表達(dá)量分別為0 h的31.28倍、23.35倍、22.40倍、33.89倍。

4" ℃處理下， PpCHX13上調(diào)表達(dá)最為顯著，其處理12 h后表達(dá)量為0 h的33.49倍。而 PpCHX02、 PpCHX18和 PpCHX21為下調(diào)表達(dá)，表達(dá)量不到對(duì)照的20%，推測(cè)其可能在響應(yīng)低溫時(shí)起到負(fù)調(diào)控作用。

2.8 激素誘導(dǎo)下PpCHX家族基因表達(dá)譜

利用qRT-PCR分析26個(gè)PpCHX家族基因在不同激素下的表達(dá)模式（圖8）。赤霉素（GA3）處理下，PpCHX04、PpCHX10、PpCHX17、PpCHX19、PpCHX23與 PpCHX26為下調(diào)表達(dá)，其余基因?yàn)樯险{(diào)表達(dá)。其中，PpCHX05、PpCHX08與 PpCHX24基因在12 h的表達(dá)量最高，分別為0 h的29.27倍、32.71倍與26.41倍。

水楊酸（SA）處理下，PpCHX04、PpCHX10、PpCHX12、PpCHX21與 PpCHX23為下調(diào)表達(dá)， "PpCHX11變化不顯著，其余基因均為顯著上調(diào)表達(dá)。而在上調(diào)表達(dá)基因中，除 PpCHX17與PpCHX25隨時(shí)間點(diǎn)呈先升后降外，其余基因呈逐漸升高趨勢(shì)。PpCHX07上調(diào)最顯著，在12 h與48 h表達(dá)量相比于0 h分別提高21.13倍與31.49倍。

脫落酸（ABA）處理下，僅有3個(gè)基因?yàn)橄抡{(diào)表達(dá)，其余均為上調(diào)表達(dá)。其中PpCHX02、PpCHX08與 PpCHX24表達(dá)量變化最多，在 "48 h的變化量相比于0 h分別提高41.71、40.76與 "32.85倍。尤其PpCHX02、PpCHX03、PpCHX06、PpCHX13在3種處理下均表現(xiàn)出高的表達(dá)水平，表明可通過(guò)不同途徑以響應(yīng)非生物脅迫。

3 討" 論

陽(yáng)離子質(zhì)子轉(zhuǎn)運(yùn)體CHX家族基因的特征是參與植物的生長(zhǎng)、發(fā)育和脅迫反應(yīng)[22]。目前桃陽(yáng)離子質(zhì)子轉(zhuǎn)運(yùn)體家族的研究未見(jiàn)報(bào)道。本研究從桃全基因組中鑒定出26個(gè)CHX家族基因，其成員比已報(bào)道的擬南芥[3]（28個(gè)）、苜蓿[23]（47個(gè)）、大豆[7]（40個(gè)）、蘋(píng)果[12]（33個(gè)）均少，但比葡萄[10]（19個(gè)）、水稻[11]（17個(gè)）多，表明不同物種的CHX成員數(shù)存在差異[24]。系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)分析表明，將CHX蛋白可分為8個(gè)亞類(lèi)，每亞類(lèi)中的PpCHX蛋白極有可能與該亞類(lèi)中其他物種的CHX蛋白具有相似功能，即聚類(lèi)關(guān)系越近，其功能相似性越大[25]。本研究發(fā)現(xiàn) PpCHX13與 AtCHX15聚為一類(lèi)，推測(cè) PpCHX13與 AtCHX15之間可能具有類(lèi)似功能。對(duì)桃CHX結(jié)構(gòu)及保守基序分析發(fā)現(xiàn)，PpCHX的內(nèi)含子-外顯子、Motif結(jié)構(gòu)相似性較大，且大多數(shù)外顯子均在3個(gè)左右，內(nèi)含子2個(gè)左右，這一結(jié)果與其他物種相似[7，10，23]，說(shuō)明該類(lèi)家族基因在進(jìn)化上具有保守性。對(duì)桃中的CHX家族基因進(jìn)行重復(fù)基因分析，發(fā)現(xiàn)桃CHX基因家族僅有1對(duì)片段重復(fù)基因?qū)?，可?jiàn)片段重復(fù)對(duì)桃中CHX基因的擴(kuò)張起著或多或少的作用。并且通過(guò)對(duì)擬南芥和桃中CHX家族基因的共線性分析，發(fā)現(xiàn)桃中有14個(gè)CHX基因比較保守，12個(gè)桃CHX基因與擬南芥CHX基因存在多種共線性關(guān)系，表明不同物種以特異的方式進(jìn)行了基因擴(kuò)張，這種現(xiàn)象也普遍出現(xiàn)在其他植物基因家族研究中[26-27]。亞細(xì)胞定位分析表明PpCHX基因家族成員均定位于細(xì)胞質(zhì)膜，與擬南芥CHX基因家族定位結(jié)果相符。

qRT-PCR表明，PpCHX基因家族成員存在組織特異性，說(shuō)明其成員也許介導(dǎo)不同生物學(xué)過(guò)程以響應(yīng)脅迫。本研究針對(duì)PpCHX上游2 000 bp序列中的順勢(shì)作用元件分析發(fā)現(xiàn)， PpCHX03啟動(dòng)子序列中含有低溫響應(yīng)元件。表達(dá)分析揭示，該基因在ABA、GA3與低溫處理下顯著上調(diào)表達(dá)。JA[28-29]和ABA[30-31]等激素可以通過(guò)提高植物的抗氧化酶活性，來(lái)清除自由基，增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量來(lái)減輕植物受到的脅迫損傷，這說(shuō)明該基因可能通過(guò)調(diào)控ABA與GA3信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程響應(yīng)低溫。預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn) PpCHX13、 PpCHX15啟動(dòng)子區(qū)含有大量干旱響應(yīng)元件。表達(dá)分析也出示，該基因在干旱下顯著上調(diào)，且分別受GA3、SA調(diào)控，說(shuō)明兩者可分別介導(dǎo)GA3與SA過(guò)程響應(yīng)干旱脅迫。此外，表達(dá)分析表明， PpCHX21受干旱與低溫誘導(dǎo)， PpCHX15受鹽脅迫誘導(dǎo)，其啟動(dòng)子區(qū)也含有防御與脅迫相關(guān)元件，進(jìn)一步證實(shí)其在逆境中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。另有研究證實(shí)，擬南芥 AtCHX17[32]在成熟根區(qū)表皮和皮質(zhì)細(xì)胞中優(yōu)先表達(dá)，該基因受鹽脅迫、缺鉀、ABA和外界酸性pH的強(qiáng)烈誘導(dǎo)。聚類(lèi)分析發(fā)現(xiàn)擬南芥 AtCHX17與桃 PpCHX01、 PpCHX17、 PpCHX18、 PpCHX25和 PpCHX26聚為一類(lèi)，推測(cè)這些基因可能具有與 AtCHX17相似的功能。Jia等[33]在大豆中研究發(fā)現(xiàn)， GmCHX20a和 GmCHX1可能通過(guò)協(xié)調(diào)作用來(lái)解決由于鹽度升高而導(dǎo)致的滲透脅迫和離子脅迫，從而發(fā)揮來(lái)協(xié)同作用。本試驗(yàn)中 PpCHX16、 PpCHX22與 PpCHX23在鹽（200 mmol·L-1 NaCl）脅迫下表達(dá)水平顯著升高，說(shuō)明可能在鹽脅迫中起正調(diào)控作用。同時(shí)發(fā)現(xiàn)PEG處理下， PpCHX03、 PpCHX18、 PpCHX21和 PpCHX24顯著上調(diào)表達(dá)最顯著。 "4 ℃處理下， PpCHX13上調(diào)表達(dá)最為顯著，推測(cè)它們分別在干旱與低溫中扮演著重要作用，后期可對(duì)其進(jìn)一步進(jìn)行功能分析。

本研究基于桃基因組數(shù)據(jù)庫(kù)共鑒定出26個(gè)PpCHXs基因家族成員，可分為8個(gè)亞組，不均勻分布于6條不同染色體上。qRT-PCR結(jié)果表明，該基因家族成員參與水楊酸、脫落酸和赤霉素等外源激素的調(diào)控以及響應(yīng)高鹽、干旱和低溫脅迫，且在不同組織、不同激素、逆境脅迫下，該家族成員表達(dá)模式存在差異。

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Analysis of Response Hormones and Abiotic Stress in Peach CHX Gene Family

Abstract Cation/H+ exchanger （CHX） gene family plays an important role in plant development and stress response mechanisms.In this study，the peach CHX" gene family was identified and their expression patterns in responde to abiotic stress and hormonal stimuli were analyzed.Using Arabidopsis CHX members as a reference model，the peach CHX family members were searched by BLASTP algorithm in peach genome database，and further screened by Pfam and SMART online tools.The investigation yielded 26 CHX family members in peach，distributed across 6 chromosomes.Phylogenetic analysis categorized peach CHX genes into eight subfamilies，and the gene structure of each subfamily was basically same as that of motif.Collinearity analysis showed that there was only one pair of linear relationships in the species，and 12 gene pairs between species （peach and Arabidopsis）.qRT-PCR showed that the expression of" PpCHX" gene family members in different peach tissues exhibited difference.In addition，the expressions of PpCHX02， PpCHX03， PpCHX05， PpCHX06， PpCHX13， "PpCHX14， PpCHX15， PpCHX16， PpCHX18， PpCHX20，PpCHX22 and PpCHX25 were significantly induced by 200 mmol·L-1 NaCl，drought （15% PEG） and low temperature （4 ℃） stresses.PpCHX02， PpCHX03， PpCHX06 and "PpCHX13 showed high expression levels under gibberellin （GA3），salicylic acid （SA） and abscisic acid （ABA） treatment.

Key words Peach; Cation proton antiporter; Bioinformatics; Functional analysis