木薯NOX基因家族成員的生物信息學及其表達分析

胡 廣 梁大成

摘要：【目的】搜索鑒定木薯還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（NOX）基因家族成員，分析其生物學信息及在不同組織和非生物脅迫下的表達模式，為深入研究該家族基因對木薯塊根發育的調控機理及提高木薯抗逆性提供理論參考。【方法】從JGI數據庫下載木薯的基因組序列，由pfam數據庫下載4個NOX蛋白結構域相關的HMM文件，通過HMMER程序篩選NOX基因家族成員，利用生物信息學分析軟件對該家族蛋白的理化性質、氨基酸序列和結構特征進行分析?；贕EO數據庫的轉錄組測序（RNA-Seq）數據，對木薯NOX基因家族成員在不同組織和干旱脅迫下的表達模式進行分析?！窘Y果】從木薯基因組中共鑒定到15個NOX基因家族成員，包括9個NOX基因和6個FRO基因（NOX祖先基因）。FRO基因的外顯子數（6～9個）明顯少于NOX基因的外顯子數（11～14個），且FRO基因的內含子序列較NOX基因短，NOX基因的第一個外顯子相對保守。15個NOX基因家族成員分布在木薯的9條染色體和1個結構支架上，且均被定位在染色體末端，除6號染色體有4個基因、8號和14號染色體有2個基因外，其他染色體均只有1個基因。木薯NOX蛋白的分子量和氨基酸數明顯高于FRO蛋白，而理論等電點（pI）差異不明顯。FRO蛋白含6～9個保守跨膜結構域，而NOX蛋白均只含4個跨膜螺旋區，且均位于第350～750位氨基酸殘基。木薯NOX家族蛋白有10個保守結構域，其中Motif1和Motif8存在于所有的NOX和FRO蛋白中，Motif6為NOX蛋白所特有，Motif3只獨立存在于FRO蛋白中。NOX蛋白均具有典型的保守結構域和相似的蛋白質結構，其脫氫酶結構域明顯折疊成催化域裂縫結構，且C末端氨基酸極度保守。由RNA-Seq數據的基因表達譜可知，NOX基因家族成員在不同木薯葉片、中靜脈、葉柄、莖、側芽、莖尖分生組織、根尖分生組織、易碎胚性愈傷組織、胚性愈傷組織（OES）和貯藏根中均有表達，但呈不同的表達模式，其中，Manes.14G042600和Manes.S089900在儲藏根中高表達，Manes.06G128700和Manes.09G172500在須根和根尖分生組織中高表達。在木薯品種KU50和新選048的葉片中，Manes.14G042600基因在干旱脅迫下呈上調表達，推測NOX基因在特定組織及響應非生物脅迫過程中扮演重要角色?！窘Y論】木薯NOX基因家族成員具有保守基因結構，其編碼蛋白具有保守的功能域，尤其是C端氨基酸序列;NOX基因表達具有組織特異性，部分成員的表達受非生物脅迫的影響。FRO蛋白和NOX蛋白具有較明顯的共進化關系。

關鍵詞： 木薯;還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（NOX）;基因家族成員;生物信息學;干旱脅迫

中圖分類號： S533.035.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼： A 文章編號：2095-1191（2019）10-2178-10

Bioinformatics of cassava NOX gene family and

its expression analysis

HU Guang1，2， LIANG Da-cheng1，2*

（1Engineering Research Center of Ecology and Agricultural Use of Wetland， Ministry of Education/Hubei? Key Laboratory of Waterlogging Disaster and Wetland Agriculture， Jingzhou， Hubei? 434025， China;

2Hubei Collaborative Innovation Center for Grain Industry，Jingzhou， Hubei? 434025， China）

Abstract：【Objective】Gene family members of reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase（NOX） in cassava were identified through bioinformatic mining of publicly available data，and gene expression profiles in di-fferent tissues and under various abiotic stresses were also analyzed，which laid? theoretical references for further studies on the regulation mechanism of NOX genes on cassava tuberization and improvement of stress resistance of cassava. 【Method】Cassava genome sequences were downloaded from GJI database and four NOX domain-related HMM files were downloaded from the pfam protein database，then the HMMER program was performed to characterize the NOX family members. The physical and chemical properties，amino acid sequence and structural characteristics of the family protein were analyzed by bioinformatics software. Based on transcriptome sequencing（RNA-Seq） data at GEO database，the expression profiles of cassava NOX gene family members was further analyzed in various tissues and under drought stress. 【Result】A total of 15 members of the NOX gene family were identified from the cassava genome，including 9 NOX genes，6 FRO genes （or the ancestral NOX genes）. The exons of NOX（11-14） gene greatly outnumbered that of the FRO family（6-9）. The intron sequence of FRO gene was shorter than that of NOX gene and the first exon of NOX gene was relatively conserved. Fifteen members of the NOX gene family were distributed on 9 different chromosomes and 1 scaffold of cassava，all of them were anchored near the endpoints of chromosomes. Except for chromosome 6（4 genes） and chromosome 14（2 genes），there was only one NOX gene in each chromosome. The molecular weight and amino acid number of NOX protein in cassava were? lower than FRO protein， but the theoretical isoelectric point（pI） difference was not obvious. FRO proteins harbored 6 to 9 conserved transmembrane domains，whereas all the NOX proteins had only 4 transmembrane domains. There are 10 conserved domains of NOX family proteins in cassava， with Motif1 and Motif8 in all NOX and FRO proteins， Motif6 only in NOX proteins， and Motif3 only in FRO proteins. Three-dimension homologous modeling further revealed that all NOX proteins had typical conserved domains and similar protein structures. The dehydrogenase domain folded obviously into the catalytic domain fissure structure and the C-terminal sequence appeared as an extremely conserved motif. The expression profile of the NOX genes using RNA-Seq data displayed different expression patterns across different tissues，including leaves，mid vein，petiole，stem，lateral bud， shoot apical meristem（SAM）， root apical meristem（RAM）， friable embryogenic callus（FEC）， organized embryogenic structures（OES） and storage roots. Some of them were highly enriched in storage root，for example? Manes.14G042600 and Manes.S089900，however，Manes.06G128700 and Manes.09G172500 were highly expressed in fibrous root and RAM. Notably，in the leaves of varieties cv. KU50 and Xinxuan 048，Manes.14G042600 was upregulated under drought stress，implying a potential role of NOX gene in respon-ding to abiotic stress. 【Conclusion】Cassava NOX gene family members contain conserved gene structure and their encoded proteins also contain conserved functional domains，particularly in their C-terminal regions，suggesting the underlying co-evolutionary relationship between FRO protein and NOX protein. The NOX genes are tissue specific，and some of them are responsive to abiotic stress.

Key words： cassava; reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase（NOX）; gene family members;bioinformatics; drought stress

0 引言

【研究意義】木薯（Manihot esculenta Crantz）是一種重要的塊根糧食作物，主要種植于熱帶和亞熱帶地區，其塊莖中淀粉含量較高（70%～90%），約是水稻光合速率的2倍（Ihemere et al.，2006;Santa Brígida et al.，2014;Oyelakin et al.，2015）。研究發現，塊莖的發育和儲藏根采后生理退化與活性氧（Reactive oxygen species，ROS）的產生密切相關，活性氧能誘導超氧化物離子引起非生物脅迫，在響應多種與植物氧化還原反應相關的生物學過程中發揮重要作用（Xu et al.，2013;Liu et al.，2017）;而還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（NOX）是生成活性氧的主要催化酶（Bedard and Krause，2007;Lambeth and Neish，2014）。因此，利用生物信息學方法研究木薯NOX基因家族，揭示其成員數量、理化特性、染色體位置分布、基因結構、進化關系、蛋白三維結構和時空表達特征等，對研究木薯塊莖的發育生物學特性具有重要意義。【前人研究進展】NOX普遍存在于植物、動物和真菌中（Bedard and Krause，2007）。在動物細胞中，NOX是一種面向細胞外空間的酶復合物，包含膜結合異質二聚體即黃細胞色素b558（由gp91phox和p22phox組成）及吞噬細胞的4種胞質成分即p47phox、p67phox、p40phox和小分子蛋白GTPase Rac（Vignais，2002;Quinn and Gauss，2004）。當細胞受到刺激后，胞質成分與黃酮細胞色素b558相互作用，激活NOX，催化發生化學反應，最終產生過氧化氫（H2O2）和羥基自由基（OH）等活性氧（Vignais，2002;Quinn and Gauss，2004;Mizrahi et al.，2006）。在植物細胞中，NOX被稱為呼吸爆發氧化酶同源物（Rbohs），也是哺乳動物吞噬細胞gp91phox的同源物，調控活性氧的生成（Sagi and Fluhr，2006）?；钚匝踉谥参锷L調控和次生代謝反應中發揮重要作用，不僅破壞由氧化代謝產生有害因子的細胞并導致其程序性細胞死亡，還作為植物的信號分子響應非生物脅迫（Mittler et al.，2011;Dietz et al.，2016）。近年來，已有大量研究表明，NOX基因參與植物的發育調控和逆境脅迫反應。在水稻中，已有9個NOX基因家族成員被分離鑒定出來，其中，OsNOX1、OsNOX2和OsNOX3基因在干旱和鹽脅迫下過表達能明顯提高水稻的抗逆性和耐受性（Nagano et al.，2016）;OsNOX9基因高效表達能促進根的形成（Yamauchi et al.，2017）。在擬南芥中，NOX基因家族成員AtRbohD在低氧脅迫下通過H2O2介導的乙烯信號釋放途徑而抑制根系伸長（Kaya et al.，2014），在葉片中，AtRbohD基因通過響應脫落酸激素的信號傳導而控制氣孔開合（Chaouch et al.，2012）。在小麥中，NOX基因家族成員在不同組織中均有特異表達，其中，TaNOX3和TaNOX13基因在小麥葉片中高效表達，TaNOX11基因主要在莖中表達，TaNOX12基因則主要在幼穗中表達，TaNOX8基因在冷害和熱害脅迫下均呈下調表達（李日和陳坤明，2015;Hu et al.，2018），說明這些基因在調控小麥的生長發育和抗逆反應方面發揮重要作用。在番茄中，SlRboh1基因高表達促使活性氧積累，以適應更高的二氧化碳濃度和油菜素類固醇含量（Xia et al.，2014）。在草莓中，NOX基因過表達可明顯提高植株的冷害耐受性，抑制NOX基因表達會減少活性氧生成量導致細胞程序性死亡，耐受性降低（Zhang et al.，2018）。【本研究切入點】迄今，有關NOX基因家族的研究主要集中于溫帶禾本科植物或模式植物等，而鮮見針對木薯NOX基因家族的生物學信息及時空表達特征的研究報道，對不同逆境條件下該基因家族的分子調控機制尚不清楚。【擬解決的關鍵問題】從木薯基因組中鑒定出NOX基因家族成員，分析其基因結構、系統發育進化關系、染色體位置分布、編碼蛋白的保守結構域和三維結構及不同組織和非生物脅迫下的表達情況，為深入研究該家族基因對木薯塊根發育的調控機理及提高木薯抗逆性提供理論參考。

1 材料與方法

1. 1 木薯NOX基因家族成員檢索及鑒定

從JGI數據庫（https：//genome.jgi.doe.gov/）下載木薯的基因組序列，包括編碼區（CDS）序列和基因組GFF3注釋文件。利用pfam數據庫下載NOX蛋白結構域相關的4個HMM文件，即NADPH_Ox、Ferric_reduct、NAD_Binding6和FAD_Binding8，并使用HMMER程序篩選NOX基因家族成員，E閾值設為10-E5，并在CDD數據庫進行驗證（Eddy，2011;Marchler-Bauer et al.，2017）。

1. 2 木薯NOX基因家族成員基因結構分析及染色體定位

將NOX基因cDNA序列與木薯基因組數據庫（http：//www.phyzome.net/cassava）中相應的基因組DNA序列進行比對，分析NOX基因中內含子和外顯子的結構特點，并利用GSDS對基因結構進行可視化（Guo et al.，2007）。從木薯基因組數據中獲得NOX基因的染色體位置和每條染色體的總長度，利用MapGene2Chrom（http：//mg2c.iask.in/mg2c_v2.0/）在線工具繪制NOX基因的染色體位置分布圖。

1. 3 蛋白理化性質及保守結構域預測

利用ExPASy預測NOX基因家族成員編碼蛋白的理化性質（Gasteiger et al.，2003）;使用HMMER在線預測蛋白的跨膜結構域;利用MEME在線預測蛋白的保守基序，基序最大數目設置為10，基序長度設為6～50個氨基酸（Bailey et al.，2009），并將預測的保守基序和蛋白結構域進行對應分析。

1. 4 蛋白三維結構預測

利用SWISS-MODEL預測木薯NOX蛋白的三維結構。同源建模模板為NOX5蛋白（Protein Databank ID 5o0x.1.A），并利用PyMOL顯示NOX蛋白脫氫酶結構域的保守末端。

1. 5 系統發育進化樹構建

利用ClusterW進行多重序列比對，采用MEGA 7.0以最大似然法（Maximum-Likelihood）構建系統發育進化樹，并利用自舉重采樣法，設置1000次自舉重復對分支的可靠性進行評估（Kumar et al.，2009）。

1. 6 木薯轉錄組測序（RNA-Seq）數據獲取及表達特性分析

從GEO數據庫下載11個木薯組織的RNA-Seq數據（GSE82279）及干旱脅迫下葉片組織的RNA-Seq數據（GSE98537）（Wislon et al.，2017）。利用R語言，基于FPKM值繪制基因表達譜，以Log2Fold Change（Log2FC）值繪制差異表達熱圖。

2 結果與分析

2. 1 木薯NOX基因家族成員鑒定及基因結構分析結果

從木薯基因組中共鑒定獲得15個NOX基因家族成員，包括9個NOX基因和6個FRO基因（NOX祖先基因），根據基因外顯子位置分布可將其明顯劃分為兩個類群（NOX基因和FRO基因），如圖1所示。FRO基因的外顯子個數明顯少于NOX基因，其中Manes.06G16800基因最少，僅含有6個外顯子，其他FRO基因含7～9個，且相對于NOX基因，FRO基因的內含子序列較短。NOX基因的外顯子數為11～14個，平均為13個，但Manes.02G016200、Manes.08G057200和Manes.S089900基因的內含子區域較其他基因長，且NOX基因的第一個外顯子相對保守，推測是其編碼蛋白重要的功能域。

2. 2 木薯NOX基因家族成員的染色體位置分布情況

利用MapGene2Chrom繪制木薯NOX基因家族成員在木薯染色體上的位置，結果如圖2所示。這些基因分布在木薯的9條染色體和1個結構支架上，且均被定位在染色體末端，除6號染色體、8號染色體和14號染色體外，其他染色體均只有1個基因。其中，6號染色體上分布的NOX基因和FRO基因最多，且NOX基因Manes.06G128700與2個FRO基因Manes.06G109600和Manes.06G151600的距離較近;14號染色體上分布的NOX基因Manes.14G042600與FRO基因Manes. 14G023200相距也較近（圖2），說明上述FRO基因和NOX基因可能存在連鎖關系。

2. 3 木薯NOX家族蛋白的理化性質及跨膜結構域預測結果

木薯NOX家族蛋白（NOX蛋白和FRO蛋白，下同）的理化性質如表1所示。NOX蛋白的氨基酸殘基數757～950個，平均為897個;相對分子量87.2～107.9 kD;平均為101.9 kD;理論等電點（pI）8.90～9.74，平均為9.49。FRO蛋白的氨基酸殘基數556～722個，平均為649;相對分子量63.3～81.6 kD，平均為73.1;pI 7.72～10.06，平均為9.07?？梢?，木薯NOX蛋白的分子量和氨基酸數明顯高于FRO蛋白。FRO蛋白包含有6～9個保守跨膜結構域，而NOX蛋白均只含4個跨膜螺旋區，且均位于第350～750位氨基酸殘基，說明NOX蛋白氨基酸序列極度保守，以保證NOX蛋白的跨膜功能。

2. 4 木薯NOX家族蛋白的結構域分析結果

利用MEME共鑒定出木薯NOX家族蛋白的10個保守結構域（Motif1～Motif10），如圖3和圖4所示。其中，Motif6屬于EF_hand結構域，是NOX蛋白特有的保守序列;Motif5、Motif9和Motif10屬于Ferric_reductase結構域;Motif2屬于FAD_Binding8結構域;Motif1、Motif4、Motif7和Motif8屬于NAD_Binding6結構域。Motif1和Motif8存在于所有的NOX和FRO蛋白中，表明這些保守結構域是連接FRO和NOX蛋白的橋梁，是進化過程中保留下來的重要結構。在FRO蛋白中，Manes.06G151600.3.p和Manes.06G151600.4.p缺失Motif2，可能是Manes. 06G151600基因選擇性剪接的結果，且只有Manes. 01G254300.1.p含有Motif9，而Motif9是NOX蛋白特有的保守序列，說明FRO和NOX基因間存在進化關系;Motif3只獨立存在于FRO蛋白中，說明其是FRO蛋白獨立行使功能的必要位點。在NOX蛋白中，各結構域相對穩定，只有Manes.04G28100.1.p的N端重復1個Motif10。

2. 5 系統發育進化分析結果

由圖5可知，不同物種的NOX家族蛋白可分為兩大分支（NOXs和FROs），其中，NOXs分支是含NOX蛋白結構域的蛋白，FROs分支則只含有FRO蛋白。NOXs分支包括5個苔蘚植物小立碗蘚（Physcomitrella patens）NOX蛋白、9個木薯NOX蛋白和10個擬南芥NOX蛋白，說明隨著物種的進化，NOX蛋白逐漸增加，其中，Manes.09G172500.1.P與擬南芥AT5G47910.1、Manes.08G118500.1.P與擬南芥AT1G09090.1、Manes.16G092100.1.P與擬南芥AT1G19230.1親緣關系較近，推測其具有相似的功能;5個苔蘚植物小立碗蘚NOX蛋白獨立聚為一個分支，僅存在于低等苔蘚植物中，可能是由于環境和生物的選擇壓力，植物在從水生到陸地進化過程中NOX基因家族經歷了較劇烈的演化過程。FROs分支又可被分為2個小分支（FROs1和FROs2），可能對應2個不同的FRO蛋白亞型。

2. 6 木薯NOX蛋白的三維結構預測結果

利用SWISS-MODEL構建木薯NOX蛋白的三維結構模型（圖6）。木薯NOX蛋白三維模型與模板的相似度為0.32～0.37，且不同NOX蛋白的三維結構也較相似，說明NOX蛋白的三維結構預測結果較可靠。木薯NOX蛋白的脫氫酶結構域明顯折疊成催化域裂縫結構，且C端保守結構可能參與其中，這種結構多以FDFHKENF出現，推測其對FAD和NADPH的結合和反應發揮重要作用（Magnani et al.，2017）。

2. 7 木薯NOX基因家族成員的表達譜分析結果

由圖7知，NOX基因家族成員在不同木薯組織中均有差異表達。其中，Manes.06G109600和Manes. 06G151600在葉和中脈中存在特異性表達，Manes. 06G128700和Manes.09G172500在須根和根尖分生組織中均呈高表達，Manes.08G118500和Manes.S089900在脆性胚性愈傷組織中也存在特異性表達。值得注意的是，Manes.14G042600、Manes.S089900、Manes.01G254300和Manes.06G168000在葉、中脈、葉柄和莖中均呈高表達，而在木薯的重要器官儲藏根中，僅Manes.14G042600和Manes.S089900高表達，推測二者是活性氧信號通路中的負向調控基因，其高表達有利于延緩木薯儲藏根的劣化（Zidenga et al.，2012;Xu et al.，2013）。

2. 8 干旱脅迫條件下木薯葉中NOX基因家族成員差異表達分析結果

由于木薯NOX和FRO基因在葉中有明顯表達，選取兩個代表性的木薯品種KU50和新選048，探究木薯葉中NOX基因在干旱脅迫下的差異表達，結果如圖8所示。在KU50的9個NOX基因中有3個在干旱脅迫后存在明顯的差異表達（基于log2FC>1折疊變化），即Manes.06G128700下調表達，Manes. 08G057200和Manes.14G042600則明顯上調表達。在新選048的9個NOX基因，僅Manes.02G016200、Manes.09G172500、Manes.14G023200、Manes.14G0-42600和Manes.16G092100在葉中上調表達，表明其在響應干旱脅迫下發揮作用。另外，Manes.14G 042600在KU50和新選048中均呈明顯上調表達。

3 討論

至今，已報道了若干個不同類型的NOX家族蛋白，包括早期的NOX蛋白雛形鐵還原酶（FREs）或鐵還原氧化酶（FROs）、NOX1～NOX5、DUOX1和DUOX2，其中，NOX5為植物所特有（Bedard et al.，2007）。在植物中，NOX被稱為Rbohs，主要結構包括6個保守的跨膜結構域，即C端的FAD和NADPH結合結構域、2個血紅素輔基基團和2個N端Ca2+結合的EF手性基序，根據這些結構基序可知Ca2+的調控方式（Geiszt，2006;Sagi and Fluhr，2006）。本研究發現，木薯NOX蛋白C端具有保守的氨基酸殘基，與上述前人結果一致，但其氨基酸殘基基序FDFHKENF不同于其他物種，推測其為木薯所特有。

前人研究表明，早期藻類植物基因組中只含極少數的FRO基因，不含NOX基因，如團藻和衣藻中分別含有1個和3個FRO基因（Chang et al.，2016）;苔蘚植物小立碗蘚基因組含有5個NOX基因和6個FRO基因，卷柏中含有9個NOX基因和8個FRO基因（Chang et al.，2016）;擬南芥基因組中含有10個NOX基因和8個FRO基因;水稻基因組含有9個NOX基因和2個FRO基因，玉米基因組含有14個NOX基因和2個FRO基因，小麥基因組中含有36個NOX基因和10個FRO基因（Hu et al.，2018）。本研究發現木薯基因組含有15個NOX基因家族成員，包括9個NOX基因和6個FRO基因?？梢?，從數量上來看，隨著生物的進化，NOX蛋白從無到有，數量逐漸增多，所占比例也逐漸增大。本研究還發現，木薯NOX蛋白的平均相對分子量和氨基酸數明顯高于FRO蛋白，與Hu等（2018）對小麥NOX基因家族成員的研究結果一致，推測在進化過程中FRO基因發生基因擴張和重排，逐漸進化為NOX基因。在基因結構方面，擬南芥、水稻和大麥的多數NOX基因含有10～14個外顯子，僅有少數NOX基因如擬南芥的AtRbohD含有8個外顯子（Kaya et al.，2014）。本研究中，木薯NOX基因的外顯子數為11～14個，平均為13個，與水稻、擬南芥和大麥基本一致，表明NOX基因結構在進化過程中保持相對穩定，其原因可能是木薯與擬南芥、水稻和大麥等物種處在同一進化梯度。NOX家族蛋白均屬于跨膜蛋白，大多數物種如水稻和草莓等含6個跨膜結構域（Sagi and Fluhr，2006;Zhang et al.，2018）。但本研究發現木薯NOX蛋白均只含4個跨膜結構域，而FRO蛋白含6～9個跨膜結構域，少于水稻和草莓。另外，FRO作為NOX的祖先蛋白，還保留其自有的結構功能域，如Motif3是木薯FRO蛋白所特有，不存在于NOX蛋白中，由此推測木薯FRO蛋白除進化為NOX蛋白外還具有其他功能，有待進一步挖掘。

在水稻中過表達OsNOX9基因能介導根的形成（Yamauchi et al.，2017），在玉米中ZmNOX13和ZmNOX7基因參與調控根發育（Rajhi et al.，2011）。因此，推測木薯儲藏根中高表達的基因Manes.14G04- 2600和Manes.S089900具有類似的功能，參與調控木薯儲藏根的發育。在擬南芥葉片中，AtRbohD基因通過響應脫落酸激素的信號傳導而控制氣孔開合（Chaouch et al.，2012），推測木薯葉片中差異表達的NOX基因Manes.02G016200、Manes.06G128700、Manes.08G057200、Manes.09G172500、Manes.14G0-42600和Manes.16G092100與AtRbohD基因具有類似功能，參與到活性氧的信號通路中。由于植物在生長發育過程中面臨各種環境脅迫，包括生物性脅迫和非生物脅迫（Mittler et al.，2011;Dietz et al.，2016），而活性氧作為重要的信號分子參與組織間及細胞間的信息運輸，是響應脅迫激發生理變化的重要物質（Liang et al.，2018）。至今尚未清楚木薯NOX基因家族成員的功能及調控機制，為此，本研究采用生物信息學方法分析木薯NOX基因家族成員的特征，發現木薯NOX基因家族成員均具有其特定的表達模式，有利于今后深入研究該家族成員對木薯塊根發育的調控功能及提高植株抗非生物脅迫的能力。此外，在后續研究中，將對NOX基因家族成員進行轉基因試驗，分析其對木薯塊根發育的具體表型效應影響。

4 結論

木薯NOX基因家族成員具有保守基因結構，其編碼蛋白具有保守的功能域，尤其是C末端氨基酸序列;NOX基因的表達具有組織特異性，且部分成員的表達受非生物脅迫影響。FRO蛋白和NOX蛋白具有較明顯的共進化關系。

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（責任編輯 陳 燕）