葡萄BBX基因家族的鑒定與表達(dá)分析

葛孟清 劉眾杰 朱旭東 盧素文 管 樂 房經(jīng)貴

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,江蘇 南京 210095)

光在植物生長發(fā)育過程起著重要的作用,它不僅參與植物各個(gè)階段的生長發(fā)育,還為光合作用提供能量。光參與的發(fā)育過程包括芽、莖、葉和根的生長發(fā)育,向光性、葉綠素的合成、分枝以及花的誘導(dǎo)等。光作為一種外部信號,與植物體內(nèi)激素網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào),影響植物生長和發(fā)育[1]。植物中的幾種蛋白質(zhì)因其在光調(diào)節(jié)發(fā)育中的重要作用而被鑒定出來[2-3],其中包括響應(yīng)光信號的重要轉(zhuǎn)錄因子BBX基因家族[4]。BBX蛋白(B-box-type protein)在植物和動(dòng)物中參與細(xì)胞生長、細(xì)胞分化和轉(zhuǎn)錄調(diào)控等活動(dòng),在植物光形態(tài)建成、花發(fā)育及對逆境響應(yīng)等過程中發(fā)揮重要作用[5],是控制生長發(fā)育調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵因素。

BBX蛋白是鋅指結(jié)構(gòu)蛋白家族的一個(gè)亞家族,BBX基因家族特征是在N末端具有一個(gè)或兩個(gè)B-box結(jié)構(gòu)域,有時(shí)還在C末端具有一個(gè)CCT結(jié)構(gòu)域[6]。目前已在水稻[7]、擬南芥[8]、番茄[9]、蘋果[10]及梨[11]等多種植物中鑒定出BBX基因家族,但對葡萄中的BBX家族還未進(jìn)行系統(tǒng)的研究。模式植物中對BBX基因功能的研究較多,例如,擬南芥中的AtBBX1/CO是較早發(fā)現(xiàn)的BBX蛋白,其與SPA1互作增強(qiáng)FT基因表達(dá),可以促進(jìn)長日照下的植株開花[12];擬南芥AtBBX24和AtBBX25通過調(diào)控HYH蛋白間接地對hy5產(chǎn)生負(fù)調(diào)控,對幼苗的光形態(tài)發(fā)生進(jìn)行微調(diào)[13];擬南芥AtBBX21在避蔭條件下下調(diào)生長素、油菜素類固醇和乙烯信號通路成分的基因表達(dá),過表達(dá)AtBX21可以改善植物的形態(tài)和生理特性,并提高光合速率[14];在高劑量的UV-B輻射下,擬南芥AtBBX31促進(jìn)紫外線保護(hù)物類黃酮和酚類化合物的積累[15]。近年來,BBX基因在其他植物中的研究也在不斷增加,水稻中OsBBX14基因?qū)Τ樗肫谟姓{(diào)節(jié)功能,對水稻的光形態(tài)發(fā)生有積極的調(diào)節(jié)作用[16];PpBBX16在梨皮中的短暫過度表達(dá)增加了花青素的積累,而病毒誘導(dǎo)的PpBBX16基因沉默減少了花青素的積累[17]。有試驗(yàn)證明SlBBX20是番茄類胡蘿卜素積累的正向調(diào)控因子,與野生型相比,SlBBX20過度表達(dá)會(huì)導(dǎo)致果實(shí)和樹葉綠色更深以及更高水平的類胡蘿卜素合成[18]。

BBX基因家族廣泛參與了植物生長發(fā)育的各個(gè)階段以及對逆境的響應(yīng)過程,有望作為植物的潛在遺傳標(biāo)記,特別是在功能分析和確定其在多變量脅迫下的作用方面。故本研究通過對葡萄BBX基因家族的鑒定和表達(dá)分析,以期了解葡萄VvBBX基因?qū)庑盘柕捻憫?yīng)機(jī)制,為葡萄果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)的改良提供方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試葡萄品種為1年生陽光玫瑰盆栽苗,購自山東志昌葡萄研究所,種植于南京農(nóng)業(yè)大學(xué)白馬教學(xué)科技基地。分別置于自然光、黑暗、紅光、藍(lán)光、遠(yuǎn)紅光條件下照射24 h,取植株的幼嫩葉片,液氮速凍后存于-80℃?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 葡萄BBX基因家族成員的鑒定 在Pfam(http://pfam.xfam.org)網(wǎng)站下載基于動(dòng)植物B-box保守結(jié)構(gòu)域的隱馬爾可夫模型文件(Pfam00643),然后利用hmmer 3.0 windows程序?qū)ζ咸讶蚪M蛋白序列進(jìn)行搜索,得到候選的葡萄BBX蛋白序列。將所有的候選蛋白序列去重復(fù)之后,將每一條候選序列分別提交到SMART(http://smart.embl-heidelberg.de/)數(shù)據(jù)庫和Inter Pro(http://www.ebi.ac.uk/interpro/)數(shù)據(jù)庫,驗(yàn)證這些候選蛋是否含有B-box結(jié)構(gòu)域。具有Bbox結(jié)構(gòu)域的候選蛋白即為葡萄中的BBX蛋白,將編碼這些蛋白質(zhì)的基因定為VvBBX基因。將得到的VvBBXs蛋白序列提交至ExPASY(http://web.expasy.org/protparam/)在線分析網(wǎng)站,預(yù)測其分子量(molecular weight,Mw)和等電點(diǎn)(pI)。利用WoLF PSORT(http://www.genscript.com/wolf-psort.html)在線網(wǎng)站進(jìn)行亞細(xì)胞定位分析。

1.2.2 葡萄BBX基因在染色體上的分布 根據(jù)VvBBX基因的基因號,在CRIBI(genomes.cribi.unipd.it/grape/)網(wǎng)站上搜索,將VvBBX的定位數(shù)據(jù)找到,利用MapChart軟件作出VvBBX在染色體上的分布圖。

1.2.3 葡萄BBX基因結(jié)構(gòu)和保守結(jié)構(gòu)域分析 從葡萄基因組中提取VvBBXs基因結(jié)構(gòu)信息,利用在線軟件GSDS繪制基因結(jié)構(gòu)圖。將葡萄BBX蛋白序列提交到MEME(http://meme.nbcr.net/meme)網(wǎng)站鑒定葡萄BBX蛋白的保守基序,參數(shù)設(shè)置為基序數(shù)量10個(gè),使用TBtools軟件將蛋白保守序列的結(jié)果做成可視化圖。利用MEGA 6.0軟件構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹,進(jìn)化樹生成算法為NJ(Neighbor-Joining),校驗(yàn)參數(shù)Bootsrtrap重復(fù)1 000次。

1.2.4 葡萄BBX基因系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建 在葡萄全基因組數(shù)據(jù)庫Grape Genome(http://genomes.cribi.unipd.it/grape)和Phytozom (https://phytozome.jgi.doe.gov/pz/portal.html)下載葡萄、擬南芥和水稻全基因組數(shù)據(jù),獲取擬南芥、水稻BBX基因家族的蛋白序列,利用MEGA 6.0軟件對3種植物的87個(gè)BBX蛋白序列進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析。

1.2.5 葡萄BBX基因家族的同源性分析 利用TBtools軟件對VvBBXS進(jìn)行葡萄全基因組,葡萄和擬南芥基因組的同源性分析。

1.2.6 葡萄BBX基因啟動(dòng)子序列分析 獲取BBX基因家族成員起始密碼子ATG上游2 000 bp的序列提交到Plantcare(http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/)網(wǎng)站上,對所有家族成員的啟動(dòng)子序列上的作用元件進(jìn)行分析比較。

1.2.7 葡萄BBX基因的表達(dá)模式分析 葡萄芯片數(shù)據(jù)來源于NCBI的GEO數(shù)據(jù)庫,芯片編號為GSE36128,葡萄芯片數(shù)據(jù)包括53個(gè)葡萄樣品,覆蓋了葡萄生長過程不同階段的不同器官。利用TBtools軟件繪制熱圖。

1.2.8 不同光質(zhì)照射下葡萄BBX基因的實(shí)時(shí)熒光定量PCR 將葡萄植株分別置于自然光、黑暗、藍(lán)光、紅光、遠(yuǎn)紅光的條件下照射,以自然光照下生長的葡萄植株作 對 照,對BBX2、BBX6、BBX7、BBX8、BBX9、BBX11、BBX13、BBX17、BBX21、BBX24這10個(gè)基因進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR。對VvBBXs基因家族的編碼序列進(jìn)行引物設(shè)計(jì)(表1)。cDNA合成用HifairII?1st Strand cDNA Synthesis SuperMix for qPCR反轉(zhuǎn)錄試劑盒。反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物-20℃保存?zhèn)溆谩?shí)時(shí)熒光定量PCR應(yīng)用Kubotech Quantagene q225儀(北京酷搏科技有限公司)進(jìn)行擴(kuò)增,以葡萄Actin基因?yàn)閮?nèi)參,擴(kuò)增總體系為10μL體系,上下游引物各0.4μL、200 ng·μL-1cDNA 1μL、qPCR SYBR Green Master Mix 5μL、ddH2O 3.2μL。反應(yīng)程序?yàn)?5℃預(yù)變性300 s;95℃變性10 s,58℃退火30 s,共40個(gè)循環(huán)。試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù),數(shù)據(jù)使用OriginPro 8.0軟件分析。

總RNA的提取采用FastPure Plant Total RNA Isolation Kit試劑盒(南京諾維贊生物科技有限公司),反轉(zhuǎn)錄HifairII?1st Strand cDNA Synthesis SuperMix for qPCR試劑盒、熒光定量染料SYBR GreenI均購自于上海翊圣生物科技有限公司。所用引物由通用生物系統(tǒng)(安徽)有限公司合成(表1)。

表1 VvBBX基因?qū)崟r(shí)熒光定量PCR引物Table1 VvBBX gene fluorescence quantitative real-time PCR primers

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄BBX基因家族的鑒定與分析

對葡萄基因組的蛋白序列進(jìn)行搜索,共得到51條候選序列,最終在葡萄基因組中共鑒定得到25條非冗余葡萄BBX蛋白的編碼基因,根據(jù)它們在染色體上的分布,命名為VvBBX1～25(表2)。所有成員的編碼區(qū)序列長度介于384～1 425 bp之間,蛋白長度介于127～474 aa之間,其中VvBBX3的蛋白長度最長,為474 aa,蛋白長度最短的是VvBBX13,為127 aa。所有蛋白等電點(diǎn)介于4.29～9.01,其中等電點(diǎn)大于7的只有4個(gè),分別是VvBBX4、VvBBX10、VvBBX12、VvBBX13。將所有蛋白序列上傳至TargetP 2.0網(wǎng)站,發(fā)現(xiàn)有4個(gè)成員定位到分泌途徑上,分別是VvBBX2、VvBBX5、VvBBX7、VvBBX20,有2個(gè)成員定位到葉綠體上,分別是VvBBX23、VvBBX24,還有1個(gè)成員VvBBX11定位到線粒體上。通過SMART網(wǎng)站對所有成員進(jìn)行蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測,結(jié)果可以分為4類,第一類包括4個(gè)成員,特點(diǎn)是C端有2個(gè)B-box結(jié)構(gòu)域,N端有一個(gè)CCT結(jié)構(gòu);與第一類相比,第二類N端不具有CCT結(jié)構(gòu),包括13個(gè)成員;第三類包括3個(gè)成員,特征是C端具有一個(gè)B-box結(jié)構(gòu),N端有一個(gè)CCT序列;最后一類是只在C端有一個(gè)B-box結(jié)構(gòu),包括5個(gè)成員。基于25個(gè)VvBBXs家族基因在染色體上的位置信息,比較分析葡萄的25個(gè)VvBBX蛋白序列。使用Mapchart軟件繪制出BBX家族基因在染色體上的分布圖(圖1)。結(jié)果表明,22個(gè)成員主要分布在11條染色體上(chr1、chr3、chr4、chr5、chr7、chr9、chr11、chr12、chr14、chr18、chr19),其中chr11染色體上分布基因成員最少,只有VvBBX11基因,最多的是chr12,有4個(gè)成員,分別是VvBBX12、VvBBX13、VvBBX14、VvBBX15。此 外,VvBBX23、VvBBX24、VvBBX25這3個(gè)家族成員未能定位到具體染色體上。此外,所有成員大都分布在染色體的上端、中上端和下端,位于染色體中端的成員僅有5個(gè),分別是VvBBX12、VvBBX13、VvBBX14、VvBBX15和VvBBX18,且VvBBX12、VvBBX13、VvBBX14形成1個(gè)基因簇,可見BBX基因家族主要以分散復(fù)制和片段復(fù)制的方式來完成擴(kuò)增。

2.2 葡萄BBX家族基因結(jié)構(gòu)的分析

使用MEGA 6.0、GSDS 2.0、TBtools軟件進(jìn)行分析,得到葡萄BBX基因家族的基因結(jié)構(gòu)和蛋白Motif分布(圖2、圖3)。葡萄25個(gè)BBX基因家族成員被分到3個(gè)類別,每一類都包含2個(gè)亞類、8個(gè)成員,且第一類成員中含有的Motif數(shù)量要高于其他類,第二類有6個(gè)成員,其余11個(gè)成員是第三類。由圖2可知,同一類的成員之間所含Motif種類基本相同,且所有基因都含有Motif1和Motif4。除VvBBX19基因外,其他所有基因都至少含有一個(gè)UTR區(qū),UTR區(qū)域長度大小不一。所有葡萄BBX基因成員中只有BBX10、BBX16和BBX17基因不含內(nèi)含子。

2.3 葡萄BBX家族的系統(tǒng)發(fā)育分析

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由圖4可知,所有BBX蛋白分成了A、B、C、D、E共5個(gè)分支。其中,25個(gè)葡萄BBX蛋白家族成員分布在A、B、C、D這4個(gè)分支中,E分支中沒有葡萄BBX蛋白成員。葡萄BBX蛋白家族成員在A分支中存在最多,為8個(gè);在B分支中存在最少,僅有3個(gè),其余2個(gè)分支各有7個(gè)成員。

2.4 葡萄BBX基因家族的同源分析

基因家族是來源于同一個(gè)祖先,由一個(gè)基因通過基因重復(fù)構(gòu)成的一組基因,通常它們在結(jié)構(gòu)和功能上具有明顯的相似性,編碼相似的蛋白質(zhì)產(chǎn)物[19-21]。同一家族的基因可以緊密排列在一起,形成一個(gè)基因簇,但多數(shù)時(shí)候,它們是分散在同一染色體的不同位置,或者存在于不同的染色體上[22]。基因復(fù)制對基因家族的產(chǎn)生作用很大,基因重復(fù)為新基因提供原材料,促進(jìn)新功能的產(chǎn)生[23]。基因的復(fù)制主要包括基因組復(fù)制/片段復(fù)制、串聯(lián)復(fù)制以及基因和染色體水平的重排。串聯(lián)復(fù)制和片段復(fù)制在基因家族的進(jìn)化和擴(kuò)展中經(jīng)常發(fā)生[24]。串聯(lián)重復(fù)通常會(huì)引起基因簇,片段性重復(fù)可能導(dǎo)致家族成員的分散。由圖5可知,葡萄BBX基因家族中在12號染色體上存在一個(gè)由VvBBX12、VvBBX13、VvBBX14形成的基因簇,在葡萄基因組中鑒定出4對片段重復(fù)形成的基因?qū)?VvBBX21/VvBBX14、VvBBX24/VvBBX14、VvBBX4/VvBBX18、VvBBX7/VvBBX18),表明在葡萄BBX基因家族的擴(kuò)增中,片段復(fù)制事件可能比串聯(lián)復(fù)制更重要。

2.5 葡萄BBX基因家族啟動(dòng)子序列分析

在NCBI上獲取VvBBX1～25基因起始密碼子上游2 000 bp的啟動(dòng)子序列,利用Plantcare進(jìn)行分析,共發(fā)現(xiàn)31種作用元件,不包括CAAT-box、TATA-box,共發(fā)現(xiàn)了8類作用元件(表3)。其中光響應(yīng)元件有ACE、AE-box、Box-4、G-box、I-box、MRE、Sp1、LAMP等21種,響應(yīng)激素類的作用元件分為8種,參與茉莉酸甲酯反應(yīng)的有CGTCA-motif、TGACG-motif,參與赤霉素反應(yīng)的有GARE-motif、TATC-motif、P-box,與脫落酸、生長素、水楊酸相關(guān)的順式作用元件均只有1種,分別是ABRE、TGA-element、TCA-element。此外,還發(fā)現(xiàn)了響應(yīng)低溫的作用元件LTR,與防御功能相關(guān)的元件TC-rich repeats,與傷口反應(yīng)相關(guān)的WUN-motif,還有參與晝夜節(jié)律控制的作用元件circadian以及厭氧誘導(dǎo)所必需的作用元件ARE。還有一些出現(xiàn)次數(shù)很少的作用元件分別是與分生組織表達(dá)相關(guān)的元件CATbox、參與胚乳表達(dá)的作用元件GCN4-motif、與柵欄葉肉細(xì)胞分化相關(guān)的作用元件HD-Zip1、響應(yīng)干旱脅迫的元件MBS,以及與玉米醇溶蛋白代謝調(diào)節(jié)相關(guān)的元件O2-site。

由圖6可知,每個(gè)成員中都含有大量的啟動(dòng)子核心作用元件CAAT-box、TATA-box,除核心作用元件之外,每個(gè)成員都含有較多的光響應(yīng)元件和激素響應(yīng)元件,其中有14個(gè)成員(BBX3～6、BBX8、BBX12～14、BBX16、BBX18～21、BBX24)含有與厭氧誘導(dǎo)相關(guān)的元件,6個(gè)成員(BBX1、BBX5、BBX6、BBX9、BBX12、BBX14)含有與晝夜節(jié)律相關(guān)的元件,6個(gè)成員(BBX12、BBX16、BBX18、BBX21、BBX22、BBX25)含有響應(yīng)低溫的順式作用元件。

2.6 葡萄BBX基因家族表達(dá)分析

通過對葡萄基因芯片數(shù)據(jù)的分析,得到25個(gè)葡萄BBX基因家族成員在53個(gè)葡萄組織中的基因表達(dá)譜。利用TBtools軟件繪制基因表達(dá)圖譜(圖7),在圖中用紅色和藍(lán)色表示基因表達(dá)的強(qiáng)度,紅色表示信號強(qiáng)度較強(qiáng),藍(lán)色表示信號強(qiáng)度較弱。結(jié)果顯示,BBX家族大部分基因表達(dá)強(qiáng)度較強(qiáng),不同基因在葡萄不同器官、不同時(shí)期的表達(dá)存在差異。在進(jìn)化樹中處于同一分支的基因表達(dá)情況相似,例如,VvBBX12和VvBBX22基因在葡萄發(fā)育的不同時(shí)期表達(dá)量都很低;VvBBX6和VvBBX11基因在葡萄的整個(gè)生長發(fā)育期都處于高表達(dá)狀態(tài)。同樣在整個(gè)發(fā)育期都呈較高表達(dá)的還有VvBBX5、VvBBX7、VvBBX8、VvBBX9、VvBBX15、VvBBX23、VvBBX24、VvBBX25。此外,VvBBX24和VvBBX25基因在葡萄果實(shí)的果皮和果肉中都呈現(xiàn)高表達(dá)。

2.7 不同光質(zhì)下葡萄BBX基因的表達(dá)

為探究BBX家族基因在光形態(tài)建成及光合作用方面的作用,對葡萄植株進(jìn)行不同的光處理。由圖8可知,黑暗處理下,VvBBX2、VvBBX6、VvBBX7、VvBBX13、VvBBX17、VvBBX21、VvBBX24基因表達(dá)量升高,其中VvBBX24基因的表達(dá)水平升高了5倍;藍(lán)光照射下,VvBBX8、VvBBX13、VvBBX24基因表達(dá)量上調(diào),其余基因與對照組相比,都表現(xiàn)不同程度的下調(diào),其中VvBBX21基因在藍(lán)光下表達(dá)量極低,相對表達(dá)量接近于0;遠(yuǎn)紅光照射下,除VvBBX17外,其他基因均表現(xiàn)為下調(diào);紅光照射下,VvBBX2、VvBBX6、VvBBX9、VvBBX11、VvBBX21基因相對表達(dá)量與對照組相比表現(xiàn)為下調(diào),其中VvBBX21基因相對表達(dá)量最低。BBX家族基因在不同光質(zhì)照射下變化明顯,說明BBX家族基因在光調(diào)節(jié)反應(yīng)中有著重要的作用。

表3 葡萄BBX蛋白家族成員啟動(dòng)子順式作用元件的分析Table3 Analysis of cis-acting elements in promoters of BBX protein family in grape

3 討論

本研究利用生物信息學(xué)技術(shù)鑒定出25個(gè)葡萄BBX基因家族成員,這25個(gè)VvBBXs基因均存在Bbox結(jié)構(gòu)域,部分成員在C端存在CCT結(jié)構(gòu)。所有成員在染色體上所處的位置具有一定的差異,多數(shù)分布在染色體的兩端,只有VvBBX12、VvBBX13、VvBBX14三個(gè)成員形成基因簇分布在12號染色體的中部。所有成員的理化性質(zhì)存在一定的差異,25個(gè)成員中有4個(gè)成員的等電點(diǎn)大于7,為堿性氨基酸。通過基因家族多序列對比發(fā)現(xiàn),它與擬南芥、水稻的BBX蛋白距離較近,在葡萄、擬南芥、水稻3個(gè)物種構(gòu)建的進(jìn)化樹中,25個(gè)VvBBXs分別聚類到A、B、C、D四個(gè)分支中,聚類到同一分支中的基因功能可能存在相似性。對擬南芥和葡萄的基因共線性分析發(fā)現(xiàn),葡萄基因組內(nèi)一共存在4個(gè)基因?qū)?葡萄與擬南芥基因組間有24個(gè)基因?qū)?表明葡萄BBX蛋白在進(jìn)化過程中,在染色體之間發(fā)生片段復(fù)制的概率更高,且在不同物種間BBX蛋白具有高度保守性。此外,本研究結(jié)果表明,葡萄BBX基因家族成員在葡萄的不同發(fā)育時(shí)期、不同組織的表達(dá)存在差異,例如VvBBX24、VvBBX25在芽、果實(shí)中的表達(dá)量較高,VvBBX8則在葉片中表達(dá)量較高;不同的家族成員在葡萄植株的整個(gè)發(fā)育期的表達(dá)量差異較大,BBX12、BBX19和BBX22在整個(gè)生長期表達(dá)量都在較低的水平。Bai等[25]研究指出,在蘋果中BBX基因與MYB存在互作,促進(jìn)了蘋果果皮中花青素的積累。本研究發(fā)現(xiàn)了ACE、AE-box、Box-4等21種光響應(yīng)元件,P-box、ABRE、TGA-element等8種激素類響應(yīng)元件,還發(fā)現(xiàn)了低溫響應(yīng)元件LTR以及與晝夜節(jié)律控制相關(guān)的作用元件等。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了MYB結(jié)合位點(diǎn),這表明葡萄BBX基因與果實(shí)的著色相關(guān),其功能還有待進(jìn)一步研究。

BBX蛋白參與植物的光形態(tài)建成過程,為了探究葡萄VvBBX基因在光形態(tài)建成中的作用,本研究對葡萄植株進(jìn)行不同光照條件處理,對隨機(jī)挑選的10個(gè)來自不同組的BBX基因進(jìn)行表達(dá)量分析,結(jié)果顯示,不同的光照條件下,10個(gè)基因都發(fā)生了明顯的變化。在黑暗處理中,有7個(gè)基因表達(dá)量升高,這些基因很有可能參與到葡萄植株晝夜節(jié)律的調(diào)控;在藍(lán)光、紅光以及遠(yuǎn)紅光照射下,基因都呈現(xiàn)不同程度的變化。紅光和藍(lán)光照射下BBX21基因幾乎不表達(dá),而BBX8基因在藍(lán)光和紅光照射下表達(dá)量增高,這些變化說明BBX基因家族在光調(diào)節(jié)途徑中存在復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制,還需進(jìn)一步驗(yàn)證。光質(zhì)對果樹形態(tài)建成、生長發(fā)育及果實(shí)品質(zhì)具有重要的調(diào)控作用,且對種子萌發(fā),根、莖、葉的生長,葉片的衰老,基因表達(dá)以及次生代謝等產(chǎn)生影響[26-29]。研究表明,紅光促進(jìn)植物葉片伸展和胚軸伸長,提高凈光合速率,影響同化產(chǎn)物向營養(yǎng)器官的分配,促進(jìn)植株的生長等;藍(lán)光抑制胚軸伸長,增加莖粗,提高生物量,增加類胡蘿卜素含量,提前開花[30]。對在不同光質(zhì)下的葡萄BBX基因表達(dá)進(jìn)行深入研究將有助于在葡萄生產(chǎn)上實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效的目標(biāo)。

4 結(jié)論

基于葡萄全基因組數(shù)據(jù),本研究在葡萄中共鑒定出25個(gè)BBX家族基因,將其命名為VvBBX1～VvBBX25。對所有成員進(jìn)行生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn),25個(gè)成員分布在11條染色體上,其中包括4個(gè)分泌通路信號肽、2個(gè)葉綠體轉(zhuǎn)運(yùn)肽和1個(gè)線粒體靶向肽;BBX基因家族的進(jìn)化分析表明其具有很強(qiáng)的保守性;不同成員在葡萄不同組織中表達(dá)存在差異,在不同發(fā)育時(shí)期不同家族成員的表達(dá)也存在差異;葡萄BBX基因家族啟動(dòng)子區(qū)域具有豐富的光響應(yīng)元件和激素類響應(yīng)元件,表明BBX基因家族是光調(diào)節(jié)反應(yīng)和植物生長發(fā)育的重要因子。本研究結(jié)果將為葡萄著色機(jī)理、葡萄的光調(diào)節(jié)反應(yīng)以及葡萄的生長發(fā)育研究提供新的思路、新的方向。