摘要：本研究采用生物信息學(xué)方法鑒定海雀稗（Paspalum vaginatum"Sw.）中的熱激轉(zhuǎn)錄因子PvHsFA家族基因成員，并探究其在海雀稗熱脅迫應(yīng)答中的調(diào)控機(jī)制，旨在提供相關(guān)理論依據(jù)。通過生物信息學(xué)手段鑒定了PvHsFA基因家族的成員，并分析這些成員的理化性質(zhì)、啟動(dòng)子區(qū)域的順式作用元件、構(gòu)建進(jìn)化樹以及進(jìn)行染色體定位。此外，利用海雀稗品種‘海島2000’的RNA-seq數(shù)據(jù)對(duì)基因表達(dá)水平進(jìn)行了驗(yàn)證。共鑒定出25個(gè)PvHsFA家族成員，其編碼氨基酸數(shù)目261～521，這些蛋白大多為酸性蛋白和親水性蛋白。啟動(dòng)子區(qū)域含有大量與非生物脅迫相關(guān)、植物激素相關(guān)及生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)的元件。這些基因具有較高的保守性，其中21 個(gè)基因在熱脅迫條件下表現(xiàn)出顯著的差異表達(dá)。PvHsFA基因家族可能在海雀稗的熱脅迫響應(yīng)調(diào)控中發(fā)揮重要作用，本研究為深入揭示海雀稗的耐熱機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué)；HsFA基因家族；海雀稗；轉(zhuǎn)錄因子；熱脅迫；基因表達(dá)

中圖分類號(hào)：S688.4 """""""文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A """""""文章編號(hào)：1007-0435（2025）03-0766-12

Identification of HsFA"Family Genes and Expression Profiling in Paspalum vaginatum"under Heat Stress Conditions

PENG Di^#，"CHEN Hai-yang^#，"CAI Li-rong，"LU Yang，"LIU Da-lin，"WANG Xiao-shan，"YAN Xue-bing，"PAN Ling^*

（Yangzhou University，"College of Animal Science and Technology，"Yangzhou，"Jiangsu Province 225000，China）

Abstract：This study aims to perform a bioinformatics analysis to identify and characterize the PvHsFA"gene family of heat stress transcription factors in seashore paspalum （Paspalum vaginatum"Sw.）. The goal is to offer theoretical insights into the regulatory mechanisms of this gene family during the heat stress response in seashore paspalum. We employed bioinformatics tools to discover and to classify members of the PvHsFA"gene family. We then analyzed their physicochemical properties，"the presence of cis-acting elements within their promoter sequences，"constructed evolutionary trees，"and mapped their chromosomal locations. To validate our findings，"RNA-sequencing data from ‘Sealsle 2000’"cultivar of seashore paspalum were utilized. Our analysis identified a total of 25 PvHsFA"gene family members. The proteins varied in size，"with the number of coding amino acids ranging from 261 to 521，"and the majority exhibited characteristics of being acidic and hydrophilic. The promoters of these genes were rich in hormone-responsive，"stress-responsive，"and growth-related elements. Expression profiling indicated that 21 of the genes were actively expressed. The findings suggest that the PvHsFA"gene family may play a pivotal role in mediating the heat stress response in seashore paspalum. This research establishes a foundation for future investigations into the heat tolerance mechanisms of this ecologically significant grass species.

Key words：Bioinformatics；HsFA gene family；Paspalum vaginatum；Transcription factor；Heat stress；Gene expression

高溫脅迫作為一種非生物脅迫，嚴(yán)重威脅著植物的正常生長(zhǎng)。在高溫季節(jié)，植物不僅面臨生長(zhǎng)和發(fā)育的限制，而且還可能遭受產(chǎn)量和品質(zhì)下降的風(fēng)險(xiǎn)。隨著全球氣溫的升高，高溫脅迫對(duì)植物的不利影響愈發(fā)顯著^［1］。因此，如何有效應(yīng)對(duì)高溫脅迫并減輕其對(duì)植物生長(zhǎng)的負(fù)面影響，已成為全球范圍內(nèi)持續(xù)關(guān)注的熱點(diǎn)研究課題。

植物在高溫環(huán)境下表現(xiàn)出一定的耐受性，這種耐受性被稱為耐熱性。耐熱性使植物能夠通過誘導(dǎo)代謝和細(xì)胞調(diào)節(jié)機(jī)制來(lái)適應(yīng)高溫環(huán)境。這種適應(yīng)性反應(yīng)是植物防止細(xì)胞損傷和死亡的重要策略，被稱為植物對(duì)高溫脅迫的響應(yīng)^［2］。在這一響應(yīng)機(jī)制中，熱激轉(zhuǎn)錄因子（Heat shock transcription factors，HsFs）以及熱激蛋白（Heat shock proteins，HsPs）發(fā)揮著至關(guān)重要的作用^［3］。高溫脅迫下，HsPs作為分子伴侶，防止蛋白質(zhì)聚集，并促進(jìn)受損蛋白質(zhì)的重新折疊，從而有效地進(jìn)行高溫防御。HsPs的表達(dá)受到HsFs的調(diào)控。在真核生物中，HsFs的生化進(jìn)化較為緩慢，因此具有較高的保守性^［4］。在植物中，HsF基因家族主要分為A、B和C三個(gè)亞族^［4］。研究表明，所有已知的植物物種都包含這三個(gè)亞族，但在亞族組成上存在顯著差異^［5-7］。此外，不同植物物種的HsFs基因分布也表現(xiàn)出較大差異。例如，番茄（Solanum lycopersicum）、水稻（Oryza sativa）、小麥（Triticum aestivum）、擬南芥（Arabidopsis thaliana）和棗（Ziziphus jujuba）中分別鑒定出26個(gè)^［7］、26個(gè)^［8］、56個(gè)^［9-10］、24個(gè)^［4］和21個(gè)^［11］"HsF家族成員基因。這種基因分布的多樣性為不同植物在面對(duì)高溫脅迫時(shí)的適應(yīng)性響應(yīng)機(jī)制提供了遺傳基礎(chǔ)。

多項(xiàng)研究已經(jīng)表明，植物HsF家族中的HsFA亞家族成員，包括HsFA2，HsFA7a和HsFA3，在植物對(duì)脅迫的響應(yīng)和調(diào)控中，以及在介導(dǎo)熱脅迫記憶方面，扮演著重要的角色^［12-17］。以擬南芥為例，在高溫脅迫響應(yīng)中，熱激轉(zhuǎn)錄因子HsFA6b作為A亞家族的成員，起到了正向調(diào)控作用，顯著提高了植物的耐熱性^［18］。此外，熱激轉(zhuǎn)錄因子HsFA2通過激活熱激蛋白分子伴侶來(lái)響應(yīng)高溫環(huán)境^［13］。在植物對(duì)熱脅迫的響應(yīng)中，HsFA2轉(zhuǎn)錄因子發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，并且在植物的熱脅迫記憶中也扮演著重要角色^［19］。最新的研究還揭示了熱激因子HsFA1s在促進(jìn)PIF4積累方面的作用，確立了HsFA1s在擬南芥熱形態(tài)發(fā)生和熱激反應(yīng)中的核心作用^［20］。這些研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了HsFA亞家族成員在植物應(yīng)激反應(yīng)和適應(yīng)性中的關(guān)鍵地位。

海雀稗（Paspalum vaginatum"Sw.），屬于禾本科（Gramineae）的雀稗屬（Paspalum），是一種多年生暖季型禾草，原產(chǎn)于熱帶及亞熱帶沿海地區(qū)，以其出色的耐熱性而聞名^［21-22］。盡管海雀稗與玉米（Zea mays）和高粱（Sorghum bicolor）有著密切的親緣關(guān)系^［23］，但玉米和高粱在長(zhǎng)期的人工馴化和現(xiàn)代育種過程中，雖然提高了產(chǎn)量，卻在某種程度上喪失了抗逆性。因此，探索是否能夠通過利用野生近緣種的特性來(lái)恢復(fù)或增強(qiáng)作物的抗逆性，一直是植物抗逆性育種研究的熱門話題。

深入研究海雀稗對(duì)高溫脅迫的分子響應(yīng)機(jī)制，對(duì)玉米和高粱等重要農(nóng)作物的抗逆性育種提供分子層面的參考依據(jù)具有重要意義。然而，目前尚無(wú)有關(guān)于海雀稗HsFA基因家族成員是否參與熱脅迫響應(yīng)的研究報(bào)道。因此，鑒定海雀稗HsFA基因家族成員及其基因表達(dá)模式的研究顯得尤為迫切。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料培養(yǎng)和熱激處理

本研究以‘海島2000’品種為對(duì)象。選取長(zhǎng)勢(shì)一致的海雀稗的匍匐莖段，沖洗干凈后，置于96 孔植物水培盒中（尺寸為127 mm×87 mm×114 mm）進(jìn)行培養(yǎng)。每個(gè)水培盒中扦插96個(gè)匍匐莖段，定期更換1/2霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液。待水培2周后，進(jìn)行脅迫處理。將海雀稗樣本分別置于浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司提供的智能人工氣箱中，設(shè)置預(yù)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了熱脅迫溫度和熱脅迫時(shí)間，接著在設(shè)定的43 ℃條件下，分別進(jìn)行0 h（對(duì)照組）和1 h（熱脅迫組）的處理。收集處理后的葉片樣本，用ddH₂O沖洗干凈，迅速放入液氮中立冷凍，然后轉(zhuǎn)移至-80 ℃的冷凍環(huán)境中保存以備后續(xù)分析。

1.2 PvHsFA基因家族鑒定及理化性質(zhì)分析

首先，從Pfam網(wǎng)站（http：//pfam.janelia.org/）下載已知的HsFA基因蛋白特征性的保守域：HsF_DNA-bind（PF00447）。同時(shí)，從海雀稗基因組數(shù)據(jù)庫(kù)（https：//phytozome-next.Jgi.doe.gov/info/Pvaginatum_v3_1）下載基因組數(shù)據(jù)和注釋文件。接著，使用HMMER軟件，根據(jù)上述保守域信息在海雀稗基因組蛋白序列中進(jìn)行搜索，設(shè)置E-value閾值為1×e^-10，以鑒定PvHsFA基因家族的候選蛋白。接下來(lái)，通過TBtools的fasta Extract功能，根據(jù)ID號(hào)提取候選蛋白序列進(jìn)行結(jié)構(gòu)域分析。然后，利用在線工具CDD和"Smart（http：//smart.emblheidelberg.de/）對(duì)提取的蛋白序列進(jìn)行結(jié)構(gòu)域分析。隨后，使用Pro Param（http：//web.Expasy.org/protparam/）獲取候選蛋白質(zhì)的生物化學(xué)特性，包括氨基酸長(zhǎng)度、相對(duì)分子質(zhì)量以及等電點(diǎn)等。最后，利用WoLF PSORT（https：//wolfpsort.hgc.jp/）進(jìn)行亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)，確定這些蛋白在細(xì)胞中的具體位置。

1.3 PvHsFA基因家族蛋白系統(tǒng)進(jìn)化分析

從擬南芥數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//www.arabidopsis.org/）、玉米（Zea mays）數(shù)據(jù)庫(kù)（https：//maizegdb.org/）以及水稻（Oryza sativa）數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//rice.uga.edu/）中分別獲取HsFA基因編碼的蛋白質(zhì)序列。然后，使用MEGA 11軟件進(jìn)行蛋白序列比對(duì)，構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹。

1.4 PvHsFA基因家族結(jié)構(gòu)及其編碼蛋白的保守基序

利用在線工具M(jìn)EME（http：//meme-suite.org/tools/meme）預(yù)測(cè)并分析PvHsFA基因蛋白的motif。在MEME網(wǎng)站上，參數(shù)設(shè)置如下：選擇motif數(shù)量12，motif長(zhǎng)度范圍為6～60，其他參數(shù)使用默認(rèn)設(shè)置。之后，將鑒定出的PvHsFA基因的蛋白序列導(dǎo)入MEME進(jìn)行保守基序（Motif）的搜索。最后，下載網(wǎng)站上生成的mast.xml格式結(jié)果文件，并使用TBtools軟件展示motif的熱圖分布。

1.5 PvHsFA基因家族順式作用元件分析

在TBtools中導(dǎo)入海雀稗基因組數(shù)據(jù)和基因結(jié)構(gòu)注釋信息，提取編碼序列（Coding sequences，CDS）上游2000 bp的序列，并導(dǎo)入PlantCare（https：//bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/ plantcare/html/）網(wǎng)站以識(shí)別PvHsFA家族成員的順式作用元件。最終，將篩選整理的結(jié)果通過Excel制成表格。

1.6 PvHsFA基因家族染色體定位及共線性分析

首先，在TBtools軟件中，利用海雀稗基因的注釋文件獲取PvHsFA基因家族的基因密度，并繪制在染色體上的分布圖，以便直觀展示PvHsFA基因在海雀稗染色體上的具體位置。隨后，通過NCBI的在線檢索系統(tǒng)分別獲取擬南芥、水稻和玉米中的HsFA基因家族成員。接著，運(yùn)用共線性掃描工具包MCScanX對(duì)海雀稗中的HsFA基因與其他物種中的基因進(jìn)行比對(duì)和共線性分析。最終，在TBtools中繪制Circos圖，以可視化的方式呈現(xiàn)共線性分析的結(jié)果。

1.7 PvHsFA基因家族的表達(dá)分析

使用Invitrogen公司的"TRlzol^?"Reagent試劑盒從海雀稗葉片樣本中提取總RNA，并通過去除rRNA和富集mRNA來(lái)制備雙鏈cDNA。隨后對(duì)cDNA進(jìn)行雙末端修復(fù)和接頭連接，以利用PCR進(jìn)行擴(kuò)增。提純后的cDNA通過"Illumina Truseq^TM"RNA sample prep Kit進(jìn)行文庫(kù)構(gòu)建^［24］。在完成質(zhì)量檢測(cè)后，使用Lllumina的Truseq SBS Kit（300 cycles）進(jìn)行二代測(cè)序。測(cè)序數(shù)據(jù)通過edgeR軟件進(jìn)行基因表達(dá)差異分析，計(jì)算log₂FC值（即兩樣本間基因表達(dá)的比值），并使用GraphPad Prism 9.5.1軟件進(jìn)行結(jié)果的可視化繪圖。該基因家族表達(dá)分析的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)已上傳至NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)（https：//submit.ncbi.nlm.nih.gov/），可通過搜索Accession號(hào)SUB14358436來(lái)獲取。

2 結(jié)果與分析

2.1 PvHsFA基因家族鑒定及理化性質(zhì)分析

通過生物信息學(xué)方法，從海雀稗的全基因組中鑒定并篩選出25 個(gè)PvHsFA基因，并根據(jù)這些基因在海雀稗染色體上位置和順序重新命名（表1）。這些PvHsFA基因家族編碼的蛋白質(zhì)氨基酸長(zhǎng)度介于261（PvHsFA3c/PvHsFA10a）至521（PvHsFA1a）個(gè)殘基之間；分子質(zhì)量范圍為27409.66 Da（PvHsFA10a）至52"799.60 Da（PvHsFA4c）；等電點(diǎn)介于4.79 pI（PvHsFA1a）至8.94 pI（PvHsFA2c）之間，其中PvHsFA10a的等電點(diǎn)無(wú)法明確判定為酸性或堿性；而其余基因編碼的蛋白均為酸性或堿性蛋白；在親水性方面，所有PvHsFA家族成員的蛋白質(zhì)均表現(xiàn)為親水性，除了PvHsFA10a具有較低的不穩(wěn)定系數(shù)（小于40），其余基因編碼的蛋白均為不穩(wěn)定蛋白。利用WoLF PSORT工具預(yù)測(cè)PvHsFA家族蛋白的亞細(xì)胞定位，結(jié)果顯示除了PvHsFA10b定位于葉綠體外，其余基因編碼的蛋白均定位于細(xì)胞核。

2.2 PvHsFA基因家族蛋白系統(tǒng)進(jìn)化樹

為了探究PvHsFA基因家族蛋白與其他植物HsFA基因蛋白之間的進(jìn)化關(guān)系，我們使用MEGA 11軟件對(duì)來(lái)自擬南芥（12 條）、海雀稗（25 條）、水稻（13 條）和玉米（2 條）的共52 條"HsFA"蛋白序列進(jìn)行了系統(tǒng)發(fā)育樹構(gòu)建（圖"1），并將聚類結(jié)果分為八個(gè)類別（Class Ⅰ至"Class Ⅷ）。海雀稗的HsFA基因蛋白在七個(gè)類別中均有分布，這表明不同物種間HsFA基因蛋白家族存在顯著的同源性。特別是，海雀稗的HsFA基因蛋白家族與水稻的HsFA基因蛋白家族顯示出較為緊密的親緣關(guān)系。

2.3 PvHsFA基因家族結(jié)構(gòu)及其編碼蛋白的保守基序

選擇12個(gè)相關(guān)性最高的保守元件，并使用MEME工具對(duì)PvHsFA家族進(jìn)行保守基序預(yù)測(cè)（圖"2）。從結(jié)果圖中可以觀察到，PvHsFA基因家族中每個(gè)成員的Motif在序列中的分布數(shù)量和位置大致相同，這一結(jié)果證實(shí)了PvHsFA基因家族在演化過程中保持了相對(duì)的保守性。盡管PvHsFA基因家族成員間存在一定的多樣性，但它們共有的結(jié)構(gòu)特征和編碼蛋白的保守基序表明，這一家族在演化過程中維持了相似的功能和結(jié)構(gòu)。

2.4 PvHsFA基因家族順式作用元件分析

對(duì)于PvHsFA基因家族啟動(dòng)子區(qū)域的分析揭示了，該家族基因大約有26種不同的順式作用元件。這些元件可分為四大類：光相關(guān)、激素響應(yīng)、植物生長(zhǎng)發(fā)育以及非生物脅迫（表2-4）。在PvHsFA基因家族中，與光響應(yīng)相關(guān)的元件數(shù)量最多，且每個(gè)PvHsFA基因都含有此類元件（表2）。此外，該家族還包括與脫落酸（Abscisic acid，ABA）、赤霉素（Gibberellin，GA）、生長(zhǎng)素（Auxin，IAA）、水楊酸（Salicylic acid，SA）和茉莉酸甲酯（Methyl jasmonate，MeJA）等激素響應(yīng)相關(guān)的元件（表2），這些激素可能在熱脅迫下參與調(diào)控海雀稗的基因表達(dá)。同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)許多與非生物脅迫相關(guān)的響應(yīng)元件（表"4），表明PvHsFA基因的表達(dá)可能與干旱、低溫、缺氧和防御等生物學(xué)過程有關(guān)。此外，PvHsFA基因家族啟動(dòng)子中普遍含有與光、ABA、MeJA和厭氧誘導(dǎo)相關(guān)的元件，這表明海雀稗在熱激下可能通過多途徑增強(qiáng)其抗逆性。

此外，PvHsFA基因的啟動(dòng)子區(qū)域含有獨(dú)特的元件，例如PvHsFA2d基因含有特有的創(chuàng)傷反應(yīng)元件；PvHsFA3c基因含有根特異性調(diào)節(jié)元件、參與細(xì)胞周期調(diào)控的元件以及參與類黃酮生物合成的MYB結(jié)合位點(diǎn)；PvHsFA1d基因特有蛋白結(jié)合位點(diǎn)元件（表3）。這些發(fā)現(xiàn)突顯了PvHsFA基因之間的特異性。

2.5 PvHsFA基因家族染色體定位及共線性分析

根據(jù)PvHsFA基因的染色體定位分析結(jié)果，海雀稗的25 條PvHsFA基因均勻地分布在8條染色體上（圖3）。1號(hào)染色體上分布的基因數(shù)量最多，共有7個(gè)，其次是2號(hào)染色體，有5 個(gè)基因。3號(hào)和4號(hào)染色體各有4個(gè)基因，10號(hào)染色體上是2個(gè)基因，其余染色體各分布1個(gè)基因。此外，PvHsFA2b和PvHsFA2c，PvHsFA4a和PvHsFA4b之間存在串聯(lián)重復(fù)現(xiàn)象，這表明PvHsFA基因家族可能在功能上未完全分化。

共線性是物種間的直系同源基因去按照保守的順序來(lái)排列^［26］，它可以反應(yīng)物種間的進(jìn)化關(guān)系和染色體上的基因組位置^［27］。對(duì)擬南芥、水稻和海雀稗的共線性進(jìn)行分析（圖4），發(fā)現(xiàn)海雀稗與水稻的HsFA基因家族間存在31對(duì)共線性關(guān)系，而海雀稗與擬南芥的HsFA基因家族間僅有4 對(duì)共線性關(guān)系。表明這些基因可能在物種進(jìn)化上更為保守，可能源自于共同的祖先，并具有相似的耐熱功能。最終的共線性分析顯示，海雀稗與水稻之間的親緣關(guān)系更近。在海雀稗內(nèi)部的共線性分析中，結(jié)果顯示25個(gè)基因家族成員均表現(xiàn)出共線性。綜上所述，這些發(fā)現(xiàn)表明海雀稗的基因具有較高的保守性（圖5）。

2.6 PvHsFA基因家族表達(dá)分析

為進(jìn)一步研究PvHsFA基因家族對(duì)熱脅迫的響應(yīng)情況，海雀稗經(jīng)熱脅迫處理1 h后，分析了葉片中PvHsFA基因家族的表達(dá)情況（圖"6）。結(jié)果顯示，PvHsFA基因家族中有21個(gè)基因被激活，其中19個(gè)基因（PvHsFA1a，PvHsFA1b，PvHsFA1c，PvHsFA1d，PvHsFA1f，PvHsFA1g，PvHsFA2a，PvHsFA2d，PvHsFA2e，PvHsFA3a，PvHsFA3c，PvHsFA3d，PvHsFA4a，PvHsFA4b，PvHsFA4c，PvHsFA6a，PvHsFA7a，PvHsFA10a，PvHsFA10b）表現(xiàn)為上調(diào)表達(dá)，而另外2個(gè)基因（PvHsFA1e，PvHsFA9a）表現(xiàn)為下調(diào)表達(dá)。特別是PvHsFA1g和PvHsFA6a的表達(dá)變化最為顯著，而PvHsFA1a，PvHsFA1b，PvHsFA3a對(duì)熱脅迫的響應(yīng)不明顯。此外，PvHsFA2c，PvHsFA3b，PvHsFA4d在熱激試驗(yàn)中未檢測(cè)到表達(dá)。這些結(jié)果表明，PvHsFA基因家族在熱脅迫誘導(dǎo)下明顯上調(diào)表達(dá)，表明這些基因在海雀稗的熱逆境應(yīng)答中主要發(fā)揮正向調(diào)控作用。

3 討論

3.1 PvHsFA基因家族成員生物信息學(xué)分析

本研究采用生物信息學(xué)技術(shù)鑒定了海雀稗基因組中的HsFA家族成員，并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的系統(tǒng)分析^［27-28］。共鑒定出25個(gè)PvHsFA基因，它們分布在Chr 01，Chr 02，Chr 03，Chr 04，Chr 06，Chr 07，Chr 09和Chr 10這8 條染色體上（圖3）。海雀稗的蛋白長(zhǎng)度介于261～521個(gè)氨基酸殘基之間，相對(duì)分子質(zhì)量介于27 409.66～52 799.60 Da之間，等電點(diǎn)范圍在4.79～8.94之間。大部分HsFA基因編碼的蛋白等電點(diǎn)小于7，表明這些蛋白可能在弱酸性環(huán)境中發(fā)揮作用。亞細(xì)胞定位分析顯示，除了PvHsFA10b外，PvHsFA基因家族中的蛋白都定位在細(xì)胞核中（表1）。親緣相近的PvHsFA蛋白通常具有相似的基因保守結(jié)構(gòu)域，例如PvHsFA4a和PvHsFA4b。PvHsFA基因家族的保守結(jié)構(gòu)域復(fù)雜多樣，具有多種生物學(xué)功能，但它們均包含共同的保守功能區(qū)段Motif 1（LPRYFKHNNFSSFVRQLNTYGFRKVDPDRWEFANESFLRGQKH LLKNIHR）（圖2），這表明海雀稗在演化過程中保持了相對(duì)的保守性。海雀稗HsFA家族成員的啟動(dòng)子含有多種順式作用元件，所有成員均含有光響應(yīng)元件，還包含不同的激素響應(yīng)元件，如IAA，ABA，GA，SA和MeJA（表2）。同時(shí)，PvHsFA基因的啟動(dòng)子序列也包含許多與其他逆境脅迫響應(yīng)相關(guān)的順式作用元件（表4），這表明PvHsFA家族成員可能在信號(hào)通路中發(fā)揮多方面的作用，例如熱激轉(zhuǎn)錄因子PvHsFA4a已被發(fā)現(xiàn)可以調(diào)控海雀稗的耐鎘性^［29］。這與熱激轉(zhuǎn)錄因子AtHsfA2在擬南芥中參與對(duì)多種外界應(yīng)激反應(yīng)的研究結(jié)果相似^［30］。此外，HsFA基因可用于培育抗性品種，或利用野生近緣種來(lái)恢復(fù)或增強(qiáng)某些逐漸減弱的抗逆性，例如最新研究中利用水稻熱激轉(zhuǎn)錄因子HsfA2b來(lái)調(diào)控多種非生物脅迫條件。此外，PvHsFA基因家族的啟動(dòng)子包含大量的與MeJA相關(guān)的順式作用調(diào)節(jié)元件，表明MeJA可能在海雀稗耐熱機(jī)制中起重要作用。通過對(duì)水稻、海雀稗、擬南芥三者之間的共線性分析（圖4），發(fā)現(xiàn)有4個(gè)基因在這三者中存在共線性，這表明這些基因在物種進(jìn)化上更為保守。作為單子葉植物的海雀稗和水稻，它們的HsFA家族親緣關(guān)系更密切，這一點(diǎn)也得到了驗(yàn)證。從共線性關(guān)系上看，海雀稗的HsFA基因與水稻和擬南芥的熱激基因存在親緣關(guān)系，功能可能相近，但目前還不能直接證明，需要進(jìn)一步驗(yàn)證。植物HsFA基因家族功能多樣，不同成員可能具有不同的功能和作用方式。

3.2 高溫脅迫下PvHsFA基因家族成員的表達(dá)

高溫脅迫作為一種非生物脅迫，嚴(yán)重威脅著植物的正常生長(zhǎng)。在植物的耐熱機(jī)制里，HsFA家族起到了重要作用。本研究在高溫脅迫下，探究了PvHsFA基因家族成員的表達(dá)。結(jié)果表明，其中21 個(gè)基因表現(xiàn)出表達(dá)（圖"6）。結(jié)合順式作用元件預(yù)測(cè)結(jié)果與PvHsFA基因家族表達(dá)分析，PvHsFA基因家族確實(shí)含有能夠應(yīng)對(duì)高溫的啟動(dòng)子，這與之對(duì)應(yīng)。但具體的分子機(jī)制并不清楚。因此，研究HsFA基因家族在熱激作用機(jī)制中的作用非常重要。目前正在對(duì)多種植物的熱脅迫轉(zhuǎn)錄因子家族進(jìn)行更廣泛的研究^［31］，但與海雀稗相關(guān)的熱激轉(zhuǎn)錄因子研究尚不多。下一步將利用基因克隆和蛋白質(zhì)功能分析技術(shù)，進(jìn)一步研究HsFA基因家族在熱脅迫響應(yīng)中的調(diào)控機(jī)制以及熱激記憶的形成與利用。

4 結(jié)論

本研究系統(tǒng)地鑒定并分析了25 個(gè)PvHsFA基因家族的生物學(xué)信息，包括理化性質(zhì)、順式作用元件、進(jìn)化樹、染色體定位和基因表達(dá)模式等，鑒定并確定了PvHsFA基因家族在海雀稗熱脅迫下的表達(dá)，為海雀稗熱激脅迫機(jī)理的研究建立了重要的理論基礎(chǔ)，并對(duì)海雀稗熱激記憶的研究與利用具有重大的指導(dǎo)意義。

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（責(zé)任編輯""劉婷婷）

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基金項(xiàng)目：海南省國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金一項(xiàng)（322QN248）；揚(yáng)州大學(xué)海內(nèi)外優(yōu)秀人才科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)（137013098/5019）；國(guó)家自然科學(xué)基金（32401488）資助

作者簡(jiǎn)介：#彭迪（2004-），女，漢族，湖北黃岡人，本科生，主要從事海雀稗機(jī)理研究，E-mail：18252784414@163.com；#陳海洋（2003-），男，漢族，安徽宿州人，本科生，主要從事海雀稗機(jī)理研究，E-mail：c19955722274@163.com；?通信作者Author for correspondence，"E-mail：panling1199@126. com