普通煙草Aux/IAA轉(zhuǎn)錄因子家族全基因組鑒定分析

王國平，周東潔，牛永志，鄭昀曄,2*

1 玉溪中煙種子有限責(zé)任公司，玉溪市南祥路14號 653100；

2 云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，玉溪市南祥路14號 653100

生長素（auxin）是一類重要的植物激素，在細(xì)胞分裂與伸長、器官的發(fā)生與形態(tài)建成、頂端優(yōu)勢、植物向性、逆境脅迫等諸多方面都起著非常重要的調(diào)控作用[1-3]，還可以與油菜素內(nèi)酯、赤霉素、乙烯等激素信號通路相互作用[4-6]，影響植物種子萌發(fā)、植株生長、花果形成、植株衰老的整個生長發(fā)育過程。

生長素水平的時空動態(tài)變化可以精確而快速地激活下游一系列信號通路。其中生長素早期響應(yīng)因子在信號傳導(dǎo)中起重要作用，如生長素/吲哚-3-乙酸（Aux/IAA）家族、生長素響應(yīng)因子（ARF）家族、生長素上調(diào)小RNA（SAUR）、氨基環(huán)丙基-1-羧酸合成酶（ACS）、谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶（GST）、生長素響應(yīng)基因GH3[7-8]。Aux/IAA是一種生長素響應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄抑制因子，在生長素濃度較低時，ARF-Aux/IAA異質(zhì)二聚體的形成抑制了ARF的轉(zhuǎn)錄活性；當(dāng)生長素濃度較高時，Aux/IAA發(fā)生降解，ARF從Aux/IAA中釋放，調(diào)控下游靶基因的表達(dá)[9]。典型的Aux/IAA包含四個保守的結(jié)構(gòu)域（結(jié)構(gòu)域I、II、III和IV），在許多預(yù)測的蛋白質(zhì)中可能會缺少一個或幾個結(jié)構(gòu)域[10]。結(jié)構(gòu)域I包含保守的亮氨酸重復(fù)基序LxLxLx，抑制生長素下游調(diào)控基因。結(jié)構(gòu)域II保守的GWPPV基序與F-box蛋白TIR1相互作用，導(dǎo)致Aux/IAA的不穩(wěn)定性和快速降解[11]。位于C端的結(jié)構(gòu)域III和IV能與其他Aux/IAA或ARF相互作用，形成同源二聚體和異源二聚體，從而調(diào)控下游基因表達(dá)[12]。

第一個被分離到的Aux/IAA基因是豌豆的PSIAA4/5和PS-IAA6基因[13]。隨著眾多植物基因組測序的完成，Aux/IAA基因家族已在30多種植物中得到鑒定分析[14]，包括擬南芥29個[15]、油菜119個[16]、黃瓜27個[17]、大豆63個[18]、棉花44個[19]、番茄25個[20]、馬鈴薯26個[21]、玉米34個[22]、小麥84個[23]等。煙草作為模式植物，從中鑒定Aux/IAA家族基因?qū)τ谘芯可L素調(diào)控植物生長發(fā)育的機(jī)制具有重要作用。本研究利用生物信息學(xué)方法從煙草參考基因組中鑒定Aux/IAA家族基因，并對其序列特性、進(jìn)化模式、表達(dá)模式和功能注釋等進(jìn)行系統(tǒng)分析，為進(jìn)一步解析生長素調(diào)控機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 Aux/IAA基因家族成員鑒定及序列特征分析

最新的煙草基因組數(shù)據(jù)是由Edwards K D等人于2017年發(fā)布，測序品種為K326[24]。從茄科數(shù)據(jù)庫（https://solgenomics.net/）下載該基因組數(shù)據(jù)，下載的文件包括GFF文件、蛋白序列文件和核酸序列文件。從Pfam數(shù)據(jù)庫（http://pfam.xfam.org/）下載Aux/IAA基因家族的HMM模型文件（PF02309），利用HMMER3.0軟件進(jìn)行Aux/IAA蛋白序列的初步檢索，E值設(shè)為1e-5。將初步檢索得到的序列上傳至pfam網(wǎng)站進(jìn)行結(jié)構(gòu)域預(yù)測，E值設(shè)為1e-5，剔除不含Aux/IAA蛋白典型結(jié)構(gòu)域的序列，剩余的即為煙草Aux/IAA基因家族成員，同時根據(jù)Pfam結(jié)果統(tǒng)計各蛋白序列所包含的結(jié)構(gòu)域類型和個數(shù)。利用ExPaSy網(wǎng)站的ProtParam工具（http://web.expasy.org/protparam/）分析蛋白的氨基酸含量、分子量、等電點、脂肪族氨基酸指數(shù)和疏水性指數(shù)等理化性質(zhì)。

1.2 連鎖群定位和亞細(xì)胞定位

從GFF文件提取各蛋白序列的連鎖群位置信息。利用在線網(wǎng)站Softberry（http://linux1.softberry.com/）的ProtComp工具進(jìn)行亞細(xì)胞定位預(yù)測。

1.3 系統(tǒng)發(fā)育樹構(gòu)建

從Uniprot數(shù)據(jù)庫分別下載擬南芥的29個Aux/IAA家族成員[14]和番茄的25個Aux/IAA家族成員[19]。利用MEGA軟件進(jìn)行多序列比對和進(jìn)化樹構(gòu)建，采用ClustalW比對方式，構(gòu)建NJ樹，參數(shù)設(shè)置為：檢驗方法為Bootstrap法，檢驗次數(shù)設(shè)為1000次，gap處理選擇Pairwise Deletion方式。利用在線工具iTOL（https://itol.embl.de/）對進(jìn)化樹進(jìn)行可視化。

1.4 序列結(jié)構(gòu)及蛋白結(jié)構(gòu)域分析

將Aux/IAA家族成員的GFF文件提交到在線工具GSDS2.0（http://gsds.cbi.pku.edu.cn/）進(jìn)行基因結(jié)構(gòu)分析，并進(jìn)行可視化。將Aux/IAA家族成員的蛋白序列文件提交到在線工具M(jìn)EME（http://meme-suite.org/tools/meme）進(jìn)行保守結(jié)構(gòu)域的預(yù)測，參數(shù)設(shè)置為：Motif長度范圍為6～100，檢索的最大Motif數(shù)為10，其他選擇默認(rèn)參數(shù)。利用在線工具EvolView（http://www.evolgenius.info/evolview/）對蛋白結(jié)構(gòu)域進(jìn)行可視化。利用NCBI的CDD工具（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/cdd/?term=）鑒定結(jié)構(gòu)域的類型。

1.5 表達(dá)模式分析

基因表達(dá)數(shù)據(jù)從EMBL-EBI網(wǎng)站下載，登錄號為 E-MTAB-176（http://www.ebi.ac.uk/arrayexpress/experiments/E-MTAB-176/）。煙草表達(dá)圖譜（TobEA）是由Edwards K D等人于2010年發(fā)布，該圖譜包含了早期衰老葉、中早期衰老葉、中后期衰老葉、后期衰老葉、成熟葉、莖生葉、幼葉、上部莖、下部莖、成熟根、幼根、種子、未開花蕾、開放花蕾、花朵、幼芽、莖頂端、子葉和花頂端19個樣品組織，貫穿從種子到衰老整個生命周期[25]。在SGN Unigenes數(shù)據(jù)庫，通過blastn比對檢索Aux/IAA家族成員匹配的Unigene ID，通過檢索得到的ID獲取對應(yīng)的基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)整理后利用Cluster3.0軟件進(jìn)行聚類，利用Java TreeView工具可視化熱圖。

1.6 GO注釋分析

利用Blast2GO軟件對Aux/IAA蛋白序列進(jìn)行功能注釋，利用在線工具WEGO2.0（http://wego.genomics.org.cn/）對結(jié)果進(jìn)行可視化。

2 結(jié)果與分析

2.1 Aux/IAA家族成員鑒定及序列特征分析

基于隱馬爾科夫模型序列譜，從煙草基因組數(shù)據(jù)庫中共檢索得到84條候選基因序列，通過Pfam數(shù)據(jù)庫對候選序列進(jìn)行結(jié)構(gòu)域分析，剔除不含Aux/IAA同源異型結(jié)構(gòu)域的序列，最終得到77個煙草Aux/IAA家族基因，按照NtIAA1～NtIAA77的順序?qū)γ總€基因依次進(jìn)行編號（見表1）。通過Pfam數(shù)據(jù)庫進(jìn)行結(jié)構(gòu)域分析結(jié)果顯示，在77個基因中，只包含Aux/IAA結(jié)構(gòu)域的有56個基因；同時包含Aux/IAA和ARF結(jié)構(gòu)域的有21個基因，這21個基因同樣也屬于ARF家族；同時包含Aux/IAA、ARF和B3結(jié)構(gòu)域的有15個基因，這15個基因同樣也屬于B3超家族；分析Aux/IAA家族成員的理化性質(zhì)發(fā)現(xiàn)，平均氨基酸長度為379，范圍在72～1104之間；平均分子量為42191.17 kDa，范圍在 8119.66～121828.27 之間；平均等電點為6.74，范圍在4.31～9.65之間，其中酸性蛋白（等電點小于7）有51個，堿性蛋白（等電點大于7）有26個；平均脂肪族氨基酸指數(shù)為71.95，范圍在59.5～92.08之間；平均疏水性指數(shù)為-0.559，范圍在-0.106～-1.244之間，該家族蛋白全部表現(xiàn)為親水性。

表1 Aux/IAA 家族蛋白特征Tab.1 Protein characteristics of Aux/IAA gene family

續(xù)表1

2.2 Aux/IAA家族連鎖群定位和亞細(xì)胞定位分析

連鎖群定位結(jié)果顯示（見表1），其中有46個基因定位到連鎖群上，有31個基因位于Scafford上。在定位到連鎖群上的46個Aux/IAA家族基因中，除了連鎖群2、3、6、11和16號外，其他連鎖群上均有分布，其中22號連鎖群上分布最多，達(dá)6個基因，9、17、19和20號連鎖群上各分布有4個基因，4和15號連鎖群各分布有3個基因，7、8、12、14、18、23號連鎖群上各分布有2個基因，1、5、10、21和24號連鎖群各分布有1個基因。在定位到Scafford上的31個Aux/IAA家族基因中，其中Scf_0007553和Scf_0003159上各分布有2個基因，其余Scafford上各分布有1個基因。亞細(xì)胞定位分析結(jié)果顯示（見表1），Aux/IAA家族所有基因都定位于細(xì)胞核內(nèi)，這與以往研究結(jié)果一致[26]。

2.3 Aux/IAA家族進(jìn)化分析

選取模式植物擬南芥的Aux/IAA基因29個，選取茄科作物番茄的Aux/IAA基因25個，同本研究獲得的77個煙草Aux/IAA基因一同構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹。參照以往研究結(jié)果[27-28]，將Aux/IAA家族分為A和B兩個類群（圖1），A類群又分為4個亞群（A1、A2、A3和A4），B類群又分為6個亞群（B1、B2、B3、B4、B5和B6）。A類群包括65個基因（煙草35個，擬南芥14個，番茄15個），B類群包括66個基因（煙草42個，擬南芥15個，番茄10個）。除了B6外，每個亞群中都分布有擬南芥、番茄和煙草的Aux/IAA基因，說明Aux/IAA分化時間早于物種分化時間。整個系統(tǒng)發(fā)育樹中共包括46對姐妹對，其中大部分為旁系同源蛋白，有40對（煙草30對，擬南芥9對，番茄1對），直系同源蛋白有6對（5對煙草-番茄，1對擬南芥-番茄），這可能是因為普通煙草是由絨毛煙草和林煙草經(jīng)過染色體加倍進(jìn)化而來，因此存在大量相似序列。另外，通過分枝的聚集也可以看出，煙草Aux/IAA基因與番茄更為接近，這是因為煙草和番茄同屬于茄科作物，親緣關(guān)系更近。令人驚奇的是，在B6亞群中，21個煙草Aux/IAA基因聚到了一起，而且與其他基因距離較遠(yuǎn)，進(jìn)一步對序列結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，這是因為這21個基因中，除了包含Aux/IAA結(jié)構(gòu)域，還包含了ARF結(jié)構(gòu)域，其中15個基因還包含B3結(jié)構(gòu)域，這一點與其他作物差異較大。

圖1 Aux/IAA 家族系統(tǒng)進(jìn)化樹Fig.1 Phylogenetic tree of Aux/IAA gene family

2.4 Aux/IAA家族序列結(jié)構(gòu)及蛋白結(jié)構(gòu)域分析

典型的Aux/IAA基因包含四個結(jié)構(gòu)域（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ）。本研究結(jié)構(gòu)域分析結(jié)果顯示（圖2），所有煙草Aux/IAA基因都缺失了結(jié)構(gòu)域Ⅰ，有40個基因同時包含了結(jié)構(gòu)域Ⅱ（Motif3）、Ⅲ（Motif2）和Ⅳ（Motif1和Motif6），但其中有10個基因的結(jié)構(gòu)域Ⅳ缺失了一部分（Motif6）；有27個基因只包含結(jié)構(gòu)域Ⅲ和Ⅳ，但其中有18個基因的結(jié)構(gòu)域Ⅳ缺失了一部分（Motif6），這27個基因中的大部分屬于B6亞群成員（21個）；基因NtIAA24、NtIAA30和NtIAA40只包含結(jié)構(gòu)域Ⅱ和Ⅳ，但NtIAA40的結(jié)構(gòu)域Ⅳ缺失了一部分（Motif6）；基因NtIAA37和NtIAA41只包含結(jié)構(gòu)域Ⅱ和Ⅲ；基因NtIAA53、NtIAA52、NtIAA45和NtIAA48分別只包含結(jié)構(gòu)域Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ；基因NtIAA74沒有檢測到任何結(jié)構(gòu)域。綜合來看，大部分煙草Aux/IAA家族基因（有68個）都包含了結(jié)構(gòu)域Ⅲ和Ⅳ，結(jié)構(gòu)域Ⅲ和Ⅳ可與ARF相互作用，形成同源或異源二聚體，從而抑制生長素響應(yīng)基因的表達(dá)，在功能行使中發(fā)揮重要作用。很明顯，B6亞群基因（21個）同時也包含了B3結(jié)構(gòu)域（Motif4和Motif5）、ARF結(jié)構(gòu)域（Motif7）以及類型未知的Motif8、Motif9和Motif10，B3基因家族是一個超基因家族，ARF基因家族也是一個生長素早期響應(yīng)因子，Aux/IAA、B3和ARF家族成員之間通過互作，將眾多的信號通路聯(lián)系在一起。Aux/IAA內(nèi)含子-外顯子結(jié)構(gòu)分析顯示，除了B6亞群基因序列較長、外顯子數(shù)目較多外，其余基因序列相對較短，外顯子數(shù)目較少，結(jié)構(gòu)較為簡單。

圖2 Aux/IAA家族蛋白結(jié)構(gòu)域與序列結(jié)構(gòu)Fig.2 Protein domain and sequence structure of Aux/IAA gene family

2.5 Aux/IAA家族表達(dá)模式分析

煙草Aux/IAA家族的77個成員中有50個基因，在煙草表達(dá)圖譜（TobEA）檢索到表達(dá)數(shù)據(jù)。基因聚類結(jié)果將這50個基因分為X和Y兩個類群，其中X類群又分為X1和X2兩個亞群，Y類群又分為Y1和Y2兩個亞群，X類群基因與系統(tǒng)發(fā)育樹中的A類群基因基本相同，Y類群基因與系統(tǒng)發(fā)育樹中的B類群基因基本相同，進(jìn)一步說明同源性較高的基因之間有著相似的表達(dá)模式和生物學(xué)功能（圖3）。組織聚類結(jié)果將這19個組織分為兩個類群，其中一個類群包含根、莖、葉和種子等成熟的組織，另一個類群包含花蕾、子葉、幼葉、莖端等幼嫩的組織。

整體上看，不同亞群基因在不同的組織中的表達(dá)水平有所差異，同一亞群基因在不同的組織中的表達(dá)水平類似。X1亞群基因在不同發(fā)育時期的葉片中的表達(dá)量較高，X2亞群基因在花尖、幼芽、幼葉、未開放花蕾和開放花蕾等幼嫩組織中的表達(dá)量較高，Y1亞群基因在花朵和種子中的表達(dá)量較高，Y2亞群基因在根、莖和種子中的表達(dá)量較高。雖然不同Aux/IAA家族基因表達(dá)存在一定的組織特異性，但在植株生長發(fā)育的每個階段，都有Aux/IAA家族基因的參與。

2.6 Aux/IAA家族GO注釋分析

GO注釋結(jié)果顯示（圖4），Aux/IAA家族基因在細(xì)胞組成、分子功能和生物進(jìn)程中都發(fā)揮了重要作用。在細(xì)胞組成方面，主要參與細(xì)胞、胞內(nèi)和細(xì)胞器的組成，這關(guān)系到生長素可以直接作用于細(xì)胞膜或胞內(nèi)組分，協(xié)同調(diào)節(jié)分裂、伸長和分化等胞內(nèi)過程，而且作為非細(xì)胞自主信號，與其他信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑相互作用，從而影響一些細(xì)胞反應(yīng)；在分子功能方面，主要參與蛋白結(jié)合，這間接調(diào)控下游基因的表達(dá)，從而影響生長素對植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)；在生物進(jìn)程方面，主要參與了胞內(nèi)、代謝等生物進(jìn)程調(diào)節(jié)，信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，內(nèi)源、胞內(nèi)、化學(xué)等刺激反應(yīng)，氮、細(xì)胞代謝過程等功能，這關(guān)系到生長素對植物向性生長、組織分化、器官發(fā)生、頂端優(yōu)勢等的調(diào)節(jié)作用。

圖3 Aux/IAA家族基因表達(dá)熱圖Fig.3 Heatmap of gene expression of Aux/IAA gene family

圖4 Aux/IAA家族GO注釋結(jié)果Fig.4 GO annotation results of Aux/IAA gene family

3 討論

隨著越來越多的植物基因組測序的完成，全基因組基因鑒定為基因功能研究提供了一種更高效的方法。Aux/IAA家族基因已在許多植物中得到鑒定[13]，以往研究表明，很大一部分Aux/IAA家族基因是由基因復(fù)制事件（片段復(fù)制、串聯(lián)復(fù)制）進(jìn)化產(chǎn)生的，而且Aux/IAA家族基因的復(fù)制事件似乎與全基因組復(fù)制（WGD）相一致。例如：大豆發(fā)生了兩次全基因組復(fù)制事件和一次全基因組三倍化事件，其中90%的Aux/IAA基因以片段復(fù)制的形式產(chǎn)生[18]。本研究共得77個普通煙草Aux/IAA家族基因，在已鑒定的30多種植物中，數(shù)量僅次于甘藍(lán)型油菜的119個[16]和普通小麥的84個[23]。而普通煙草是異源四倍體，普通小麥?zhǔn)钱愒戳扼w，甘藍(lán)型春油菜是由自然種間雜交后雙二倍化進(jìn)化而來的一種復(fù)合種，這三種作物都發(fā)生了基因擴(kuò)張，可能是在進(jìn)化過程中發(fā)生了全基因組復(fù)制使連鎖群加倍導(dǎo)致的，Aux/IAA基因擴(kuò)張產(chǎn)生的功能冗余可能是為了適應(yīng)復(fù)雜的自然環(huán)境。

Aux/IAA基因一般包括四個典型的結(jié)構(gòu)域（I、II、III和IV），但在大部分植物中都存在一部分Aux/IAA基因缺失了其中某個或數(shù)個結(jié)構(gòu)域[10]。例如：擬南芥中有11個（占比38%）[15]，木瓜中有8個（占比44%）[29]，馬鈴薯中有5個（占比15%）[21]等。在普通煙草中檢測到的77個Aux/IAA基因中，全部缺失了結(jié)構(gòu)域I，有一半多（40個）包含了其余所有結(jié)構(gòu)域，大部分（68個）都包含了結(jié)構(gòu)域Ⅲ和Ⅳ。這些結(jié)構(gòu)域的多樣性可能在生長素信號通路中行使不同的功能以適應(yīng)復(fù)雜多變的自然環(huán)境。有趣的是，在B6亞群中的21個基因不僅含有Aux/IAA的結(jié)構(gòu)域III和IV，也包含了ARF結(jié)構(gòu)域，其中15個基因還包含了B3結(jié)構(gòu)域。這些基因也屬于ARF基因家族或B3超基因家族。B3是一個廣泛存在于高等植物基因組中，并能與DNA結(jié)合的高度保守結(jié)構(gòu)域，ARF基因家族也是一個生長素早期響應(yīng)因子。以往研究表明，ARF基因的C端包含一個CTD結(jié)構(gòu)域，該結(jié)構(gòu)域與Aux/IAA的結(jié)構(gòu)域III和IV高度相似。因此，Aux/IAA的結(jié)構(gòu)域III和IV可以與ARF的CTD結(jié)構(gòu)域相互作用，從而調(diào)控ARF蛋白的活性[30-31]。

一般認(rèn)為普通煙草是由S基因組供體林煙草和T基因組供體絨毛煙草兩個祖先種，大約在20萬年前經(jīng)過一次種間雜交產(chǎn)生[32]，其存在兩套異源基因組。因此，本研究進(jìn)化分析顯示，在鑒定的77個普通煙草Aux/IAA家族中存在大量的旁系同源基因。通過系統(tǒng)發(fā)育樹可以看出，煙草與番茄親緣關(guān)系更近，這是因為他們同屬于雙子葉綱茄科植物。以往研究表明，SiIAA3連接生長素和乙烯代謝途徑，RNA干擾該基因會導(dǎo)致幼苗葉片下垂和葉尖卷曲[33]；RNA干擾SiIAA9該基因會導(dǎo)致葉片不規(guī)則和單性果實[34]；抑制SiIAA15的活性會導(dǎo)致側(cè)根增多、腋芽異常發(fā)育、絨毛數(shù)量減少、坐果率降低、葉片厚度增大[35]。SiIAA17控制果實的重量[36]；SiIAA27與葉綠素合成和獨腳金內(nèi)酯合成有關(guān)[37-38]。SiIAA3與煙草的NtIAA20、NtIAA22、NtIAA27和NtIAA48聚到一起；SiIAA9與煙草的NtIAA1、NtIAA14和NtIAA41聚到一起；SiIAA15與煙草的NtIAA17和NtIAA34聚到一起；SiIAA17與煙草的NtIAA37和NtIAA53聚到一起；SiIAA27與煙草的NtIAA3和NtIAA8聚到一起。這些同源基因可能也具有類似的生物學(xué)功能。

Aux/IAA蛋白可以與ARF蛋白相互作用形成二聚體，從而影響生長素的調(diào)控作用。Aux/IAA蛋白是一種核蛋白，這與本研究的結(jié)果一致。理論上講ARF蛋白也屬于核蛋白，但是最新的研究發(fā)現(xiàn)大部分ARF蛋白被定位到細(xì)胞核，個別ARF蛋白卻被定位到葉綠體或線粒體[39]。這可能是由于ARF除了可以與Aux/IAA結(jié)合發(fā)揮作用，還有其他結(jié)合方式，例如：可以與含有TGTCTC AuxREs元件的生長素響應(yīng)基因結(jié)合，可以通過它們的CTDs形成二聚體，再與靶基因結(jié)合等[40]。

Aux/IAA參與了胚胎發(fā)育、下胚軸生長、向性、花器官發(fā)育、側(cè)根伸長等生物過程，大部分?jǐn)M南芥基因突變都會表現(xiàn)出相似的功能缺陷[41-42]。本研究中雖然不同Aux/IAA家族基因表達(dá)存在一定的組織特異性，但在植株生長發(fā)育的每個階段，都有Aux/IAA家族基因的參與。另外，Aux/IAA在植物抗逆性方面也具有很大作用。高粱在鹽和干旱脅迫下，SbIAA1受到誘導(dǎo)，其表達(dá)量在葉和根部組織中不同，該基因可能對高粱抗鹽抗干旱有重要作用[43]。本研究所分析的77種Aux/IAA蛋白均為親水性蛋白，蛋白質(zhì)的高親水性使蛋白質(zhì)能夠代替細(xì)胞中的水分子，從而很好的抵御干旱脅迫對植物造成的損傷[44]。

在過去十年里，在生長素感知和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制方面取得了顯著成就。但在生長素信號通路中，Aux/IAA的介導(dǎo)途徑仍存在很多空白，Aux/IAA在植物抗逆方面的相關(guān)研究也相對較少。相信隨著基因組的不斷解析以及計算模型的不斷發(fā)展，越來越多的Aux/IAA信號網(wǎng)絡(luò)將被發(fā)現(xiàn)。煙草作為一種模式植物，通過研究煙草Aux/IAA基因，對于解析Aux/IAA功能及信號通路具有重要意義。

4 結(jié)論

本研究從普通煙草基因組中共鑒定了77個Aux/IAA家族基因，均定位于細(xì)胞核內(nèi)，全部為親水性蛋白，大部分為酸性蛋白。Aux/IAA家族劃分為2個類群，10個亞群，Aux/IAA基因分化時間早于物種分化時間；煙草是異源四倍體，Aux/IAA家族存在大量旁系同源姐妹對（40對）。所有的煙草Aux/IAA基因均缺失了結(jié)構(gòu)域Ⅰ，大部分基因都同時包含了結(jié)構(gòu)域Ⅲ和Ⅳ；B6亞組基因同時包含了B3、ARF和Aux/IAA結(jié)構(gòu)域，與其他基因差別較大。不同亞群的基因組織表達(dá)特異性不同，同一亞群的基因組織表達(dá)特異性一致。Aux/IAA家族基因主要參與細(xì)胞組成、蛋白結(jié)合、生物進(jìn)程調(diào)節(jié)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、刺激反應(yīng)、代謝過程等功能。