基于PacBio平臺的扇穗茅全長轉錄組測序及熱激轉錄因子家族（HSFs）分析

摘要：為了明晰扇穗茅（Littledalea racemosa）的轉錄組特征和熱激轉錄因子家族（HSFs）的功能與系統位置，本研究基于PacBio平臺對扇穗茅全長轉錄組進行了測序和生物信息學分析。結果表明：測序獲得高質量的Unigenes 62 016條，平均長度為2752 bp，N50長度為2971 bp，蛋白編碼區序列（CDS）48 127個，簡單重復序列（SSR）8858個；扇穗茅Unigenes在5大公共數據庫中的注釋量分別為27 566（NR）、17 961（GO）、18 300（KOG）、17 381（KEGG）和23 737（SwissProt），有7663條Unigenes在5個數據庫中均得到注釋；扇穗茅轉錄本鑒定到1165個轉錄因子，隸屬于48個轉錄因子家族，大多與高原極端環境適應有關；其中包含17個熱激轉錄因子（HSF），大部分位于細胞核，為親水蛋白，cDNA常包含5～10個保守結構域；系統發育研究表明扇穗茅和擬南芥（Arabidopsis thaliana）HSF轉錄因子聚為9個分支（CladeA-I），扇穗茅的11個HSF與HSFA2聚為一支，彼此具有較近的親緣關系，可能具有相似的功能。本研究豐富了扇穗茅屬物種的遺傳信息，為后續關鍵功能基因的挖掘提供了理論依據。

關鍵詞：扇穗茅；全長轉錄組；功能注釋；轉錄因子；HSFs

中圖分類號：Q949.71" " " " 文獻標識碼：A" " " " 文章編號：1007-0435（2025）02-0370-12

Full-length Transcriptome Sequencing and Heat Shock Transcription Factor Family （HSFs） Analysis of Littledalea racemosa （Poaceae） Based on PacBio Platform

QU Rong-ju1， LIU Yu-ping1，2， SU Xu1，2，3*， FU Gui1， JIN Jia-rui1， YANG Qian1， ZHANG Peng-hui1，

YU Ming-jun1， SUN Cheng-lin1， MAO Xuan-rui1

（1.School of Life Sciences， Qinghai Normal University， Xining， Qinghai Province 810008， China； 2.Key Laboratory of Biodiversity

Formation Mechanism and Comprehensive Utilization of the Qinghai-Tibet Plateau in Qinghai Province， Qinghai Normal University，

Xining， Qinghai Province 810008， China； 3.Academy of Plateau Science and Sustainability， Qinghai Normal University， Xining，

Qinghai Province 810016， China）

Abstract：In order to clarify the transcriptome characteristics of Littledalea racemosa and the function and systematic location of the heat shock transcription factor family （HSFs）， we sequenced and analyzed the full-length transcriptome based on the PacBio platform in this study. The results indicated that we obtained 62 016 high quality unigenes with an average length of 2752 bp， the length of N50 of 2971 bp， 48 127 protein coding region sequences （CDS） and 8 858 simple repeat sequences （SSR）. The number of unigenes annotations in five public databases was 27 566 （NR）， 17 961 （GO）， 18 300 （KOG）， 17 381 （KEGG） and 23 737 （SwissProt）， and 7663 unigenes （12.36%） were annotated in all five databases. 1165 transcription factors were identified in transcriptome of L. racemosa， belonging to 48 transcription factor families， the majority of which were related to the adaptation to the extreme environment of the plateau. The transcriptome contained 17 HSF transcription factors， most of which were located in the nucleus and hydrophilic proteins， and HSF cDNA usually contained from 5 to 10 motifs. Phylogenetic tree showed HSF transcription factors of L. racemosa and Arabidopsis thaliana were clustered into nine clades （Clade A-I）， most of which were composed of HSF transcription factors from the same species and were closely related to each other. 11 HSFs of L. racemosa and HSFA2 of A. thaliana were clustered into one clade， which was closely related to each other and might have similar functions. This study enriched the genetic information for Littledalea and provided a theoretical basis for the mining of key functional genes in the future.

Key words：Littledalea racemosa；Full-length transcriptome；Function annotation；Transcription factor；HSFs

扇穗茅（L. racemosa）是禾本科（Poaceae）、扇穗茅屬（Littledalea）的一種青藏高原特有的多年生草本植物，主要分布于海拔2900～5500 m的河谷、高山和草甸［1-2］。扇穗茅具有抗旱、抗寒、抗鹽堿和防風固沙等優良特性，具有重要的生態價值［3］；同時，作為青藏高原特有的優質牧草，扇穗茅具有較大的飼用價值、經濟價值和潛在的應用前景［2］。目前，國內外關于扇穗茅的研究主要集中于廣義形態特征［4］、群落特征［5］、染色體核型［6］、生態位模擬［7］、葉綠體基因組特征分析［8］等領域。譬如，周勇輝等［4］采用廣義形態學特征探討了扇穗茅屬兩個代表物種的葉表皮微形態特征和演化趨勢，認為兩者具有明顯的種間間斷，扇穗茅較原始，寡穗茅（L. przevalskyi）較進化，前者可能演化成較高級的后者；楊萍等［6］采用染色體壓片技術分析了扇穗茅的染色體數目和核型特征，發現核型以中部著絲粒染色體為主，核型公式為2n=2x=28；劉濤等［7］利用Biomod2組合模型預測了扇穗茅的潛在分布區，認為西藏自治區南部和四川西南部是其潛在的適生區，未來溫室氣體排放背景下扇穗茅適生區分布面積將會顯著增加；劉玉萍等［8］基于高通量測序技術，揭示了扇穗茅的葉綠體基因組特征，并認為扇穗茅與小麥族物種親緣關系較近。然而，迄今為止尚未見關于扇穗茅全長轉錄組及其轉錄因子的相關報道。

轉錄組（Transcriptome）是生物某一時期或生長狀態下，細胞內所有轉錄產物的集合，包括tRNA、rRNA、mRNA和ncRNA［9］。隨著測序技術的快速發展以及測序成本的降低，基于PacBio平臺的全長轉錄組測序技術具有高通量、高效率和全讀長等優點，且無需片段打斷和拼接即可完成超長讀長［10］，現已被廣泛應用于遺傳多樣性分析［11］、適應性進化機制［12］、關鍵功能基因挖掘［13-14］、SSR特征分析和引物開發［15-17］等諸多領域。例如，Piriyapongsa等［18］基于PacBio平臺對甘蔗（Saccharum officinarum）全長轉錄組測序，得到119 399個轉錄本，比以往甘蔗轉錄本都要長，其中有4774條新轉錄本；Zhang等［12］利用HiSeq平臺測定了鹵蕨屬（Acrostichum）三種不同植物的全長轉錄組，探討了物種間系統發育關系和適應性進化機制，認為鹵蕨屬起源于白堊紀，并鑒定到一些光照和鹽脅迫相適應的正選擇基因；陳夢穎等［15］采用華細辛（Asarum sieboldii）的轉錄組數據開發出16套具有多態性和穩定性的SSR引物，評價了華細辛的遺傳多樣性和群體遺傳結構，結果顯示華細辛遺傳變異主要體現在種群水平，種群間遺傳分化程度與地理距離具有相關性。

轉錄因子是一類含有特殊結構的蛋白質，能夠專一地與目的基因上游特異核苷酸序列結合，通常參與植物生長發育的各項生命活動，在植物響應生物和非生物脅迫過程中發揮重要作用［19-20］。熱激轉錄因子（HSF）是熱休克蛋白（HSP）和其他功能基因差異表達的重要調節因子［21］。HSF包含N端的DNA結合結構域（DBD）、寡聚結構域（OD）、核定位信號（NLS）、核輸出信號（NES）以及C端激活域（CTAD）5個典型的結構，根據DBD和OD區的結構特征及特異性基序的存在，將其分為A、B、C三類，它們不僅能夠響應熱脅迫，而且廣泛參與植物非生物脅迫應答［22］。譬如，Jin等［23］研究了紫花苜蓿（Medicago sativa）的熱激轉錄因子家族（MsHSFs），發現它在植物響應高溫、鹽、冷和干旱脅迫過程中發揮重要作用；沈驍飛等［24］對番木瓜（Carica papaya）HSF基因家族進行鑒定和功能研究，認為低溫和高溫均能誘導CpHSFs的基因表達。此外，有研究表明，缺氧脅迫也可以誘導HSF和HSP的表達［25-27］。作為青藏高原特有種，扇穗茅長期生長于低溫、低氧和強紫外線等非生物脅迫環境中，因而對其進行全長轉錄組測序以及HSFs特征分析和功能研究，有利于揭示扇穗茅適應青藏高原特殊生境的進化機制，為植物耐逆適應性研究提供佐證。據此，本研究以扇穗茅為實驗材料，采用高通量測序技術和生物信息學分析方法進行全長轉錄組測序、組裝、注釋和特征分析；在此基礎上，基于注釋結果進一步對熱激轉錄因子家族（HSFs）進行分析，旨在為扇穗茅系統發育和適應性進化研究以及HSFs功能驗證提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

2022年8月12日16：00-18：00，課題組于青海省興海縣溫泉鄉某山坡陽面較濕潤區域（99.3°E，35.3°N，海拔4162 m）采集自然生長狀態下長勢良好的扇穗茅（L. racemosa）幼嫩植株，無菌水清洗后剪取新鮮無蟲害的根、莖和葉，迅速用錫箔紙包裹保存于液氮中，用于后續RNA提取。

1.2 試驗方法

1.2.1 總RNA提取與檢測 采用高通量研磨儀（Tissuelyser-600）充分研磨，使扇穗茅的根、莖和葉混樣；利用Trizol法提取扇穗茅的總RNA；使用2%的瓊脂糖凝膠電泳檢測RNA純度；通過微量UV-Vis分光光度計（NanoDrop? One/OneC）測定RNA濃度（155.8 ng·μL-1），統計“A260/280”值（2.16）確定RNA純度；運用Agilent 2100檢測RNA完整性（RIN=9.2）［28］；獲得完整且濃度和純度合格的RNA進行cDNA文庫構建。

1.2.2 文庫構建與測序結果評估 利用SMARTer PCR cDNA Synthesis Kit將質檢合格的RNA反轉錄成cDNA，通過PCR擴增、純化、末端修復、加A尾和連接SMRT bell接頭構建cDNA文庫；對文庫進行BluePippin片段選擇，去除短片段文庫分子。庫檢合格后，基于PacBio Sequel平臺進行全長轉錄組測序，獲得subreads序列；采用SMRTlink v6.0軟件評估原始數據質量，minLength參數設置為50，提取環形一致性序列（CCS），以5′和3′引物及PloyA尾為標準將CCS劃分為非全長非嵌合序列（nFLNC）和全長非嵌合序列（FLNC）；FLNC相似的序列聚類得到一致性（consensus）序列，用nFLNC對其進行樣正獲得高質量的全長轉錄本（Polished consensus）序列；運用CD-HIT軟件對全長轉錄本序列比對和去冗余，得到扇穗茅的全長轉錄組（Unigenes）序列。

1.2.3 CDS預測與SSR分析 采用TransDecoder在線軟件（https：//github.com/TransDecoder/TransDecoder/releases）預測Unigenes編碼蛋白（Coding Sequence，CDS），識別長度設置為至少100個氨基酸的開放閱讀框（Open Reading Frame，ORF）；利用MISA軟件搜索扇穗茅轉錄本中的簡單重復序列（Simple Sequence Repeat，SSR）（二核苷酸為6，三、四、五和六核苷酸為5）［29］。

1.2.4 Unigene功能注釋 利用BLAST軟件將扇穗茅Unigenes比對到非冗余蛋白數據庫（NR）、蛋白質真核同源數據庫（KOG）、基因本體論數據庫（GO）、京都基因與基因組百科全書（KEGG）和蛋白質序列數據庫（SwissProt）等公共數據庫中，并進行基因功能注釋［30-35］。

1.2.5 熱激轉錄因子家族（HSFs）分析 通過在線軟件PlantTFDB（https：//planttfdb.gao-lab.org/prediction.php）預測扇穗茅Unigenes中的轉錄因子，并從中篩選HSFs家族成員；借助ProtParam tool（https：//web.expasy.org/protparam/）分析熱激轉錄因子（HSF）的氨基酸序列和蛋白理化性質，并利用WOLF PSORT（https：//wolfpsort.hgc.jp/）進行亞細胞定位；采用MEME（https：//meme-suite.org/meme/）分析扇穗茅HSF的cDNA保守結構域，并利用TBtools進行可視化處理；從PlantTFDB中下載模式物種擬南芥（A. thaliana）HSF的蛋白序列，基于鄰接法（Neighbor-joining，NJ）構建扇穗茅與擬南芥HSF轉錄因子家族系統進化樹。

2 結果與分析

2.1 測序結果

利用單分子實時測序技術，本研究共獲得968 570條扇穗茅的clean reads；依據full passes≥1且序列準確性大于0.90檢測到592 753條CCS序列，占clean reads的61.20%，其中全長序列（Full-Length Read）有553 232條，占CCS序列總數的93.33%；全長序列中包含552 785條FLNC序列，占比99.92%。同一轉錄本的FLNC序列聚類分析（ICE算法）得到62 019條consensus序列；結合非全長序列（Non-Full-Length Read）對consensus序列進行校正（Quiver算法），糾錯后篩選到62 018條高質量序列（high QV），利用CD-HIT軟件去冗余后得到高質量Unigenes 62 016條，平均長度2752 bp，N50長度為2971 bp。

2.2 CDS預測和SSR分析

扇穗茅轉錄本CDS預測獲得48 127個CDS編碼區，占轉錄本總數的77.6%，說明轉錄本質量較高；并且CDS長度集中于2000～4000 bp，小于1000和大于8000 bp的CDS數量較少（圖1）。基于扇穗茅Unigenes序列，本研究還檢測到8858個SSR位點，其中三核苷酸重復最多（5538，62.52%），二核苷酸重復較多（2976，33.40%），四核苷酸（270，3.05%）、五核苷酸（23，0.26%）和六核苷酸重復（51，0.58%）數量較少；就重復類型而言，4～7次重復的SSR位點數量最多（7151），20～99次重復的數量最少（86）（圖2）。

2.3 Unigenes功能注釋

利用NR、KOG、GO、KEGG、SwissProt等公共數據庫對扇穗茅Unigenes進行比對和功能注釋，結果分別有27 566（NR），17 961（GO），18 300（KOG），17 381（KEGG）和23 737（SwissProt）條Unigenes得到注釋，其中7663條Unigenes被5個數據庫共同注釋，NR、SwissProt、KEGG、GO和KOG獨立注釋的Unigenes數量依次為2862，18，5，4和2（圖3）。在5大公共數據庫中，扇穗茅轉錄組的注釋量比沙鞭（Psammochloa villosa）［36］、高加索三葉草（Trifolium ambiguum）［37］、藏茵陳（Comastoma polycladum）［38］等物種的注釋量較低。

2.3.1 NR功能注釋 NR數據庫共注釋到27 566條（44.44%）Unigenes，且與扇穗茅同源性較高的前10個物種均為禾本科植物，其中節節麥（Aegilops tauschii Coss.）的注釋量最高（8532），排名第二的青稞（Hordeum vulgare var.）注釋量明顯低于節節麥，為3303（圖4），表明扇穗茅與節節麥同源性最高，親緣關系最近。

2.3.2 KOG功能注釋 本研究結果表明，62 016條Unigenes中僅有18 300條（29.50%）于KOG數據庫中得到注釋，其中一般功能預測注釋到的Unigenes數量最多（5688條，19.64%），其次為信號轉導機制（3770條，13.02%），細胞活力注釋到的Unigenes數量最少（14條，0.77%）（圖5）。

2.3.3 GO功能注釋 GO數據庫中，62 016條Unigenes中有17 961條得到注釋，注釋量為45 581，主要包括細胞成分（CC）、分子功能（MF）和生物過程（BP）（圖6）。其中，細胞成分包含14種功能，細胞和細胞組成注釋量最高（15 770，46.50%）；分子功能涉及24種功能，催化活性注釋量較高（8787，38.05%），結合功能次之（6306，27.31%）；生物過程包括31種功能，注釋量較高的為細胞過程（13 415，17.31%）和代謝過程（11 712，15.11%）。

2.3.4 KEGG功能注釋 采用KEGG-Mapper程序通過對扇穗茅62 016條Unigenes注釋，共發現17 381條Unigenes得到注釋，占Unigenes總數的28.03%，其中代謝類涉及功能最多（117種），注釋量最高（20 220，51.34%）；遺傳信息處理包含26種功能，注釋量為10 934（27.76%）；環境信息處理涉及7種功能，注釋量為3479（8.83%）；細胞過程涵蓋6種功能，注釋量2764（7.01%），生物系統僅含4種功能，注釋量1980（5.01%）。就KEGG功能注釋而言，新陳代謝和碳水化合物代謝的注釋量分別高達4973和1622（表1）。

2.4 熱激轉錄因子家族（HSFs）分析

利用PlantTFDB線上軟件，本研究從扇穗茅62 016條Unigenes中鑒定到1165個轉錄因子，隸屬于48個轉錄因子家族，其中注釋量排名前10的轉錄因子家族依次為FAR1（110，9.44%）、C2H2（79，6.78%）、Bzip（65，5.58%）、ARF（62，5.32%）、C3H（58，4.98%）、GRAS（56，4.81%）、MYB-related（54，4.64%）、bHLH（54，4.64%）、WRKY（52，4.46%）、NAC（51，4.44%）（圖7），尤其對扇穗茅適應青藏高原極端生境的相關轉錄因子家族進行了深層預測。本研究從扇穗茅Unigenes中共預測到17個HSF（HSF1-Lr～HSF17-Lr），亞細胞定位顯示11個HSF轉錄因子定位于細胞核，5個定位于葉綠體，僅HSF13-Lr定位于細胞外基質；理化性質檢測發現，17個HSF由137（HSF16-Lr）～515（HSF6-Lr）個氨基酸構成，相對分子質量為15 222.16（HSF16-Lr）～56 538.30（HSF6-Lr）；等電點介于4.81（HSF4-Lr）～11.46（HSF16-Lr），其中10個HSF的等電點lt;7，為酸性蛋白質，7個HSF的等電點gt;7，為堿性蛋白質；不穩定系數為45.44（HSF10-Lr）～102.31（HSF16-Lr），均為不穩定蛋白質；脂溶指數介于52.77（HSF16-Lr）～117.67（HSF3-Lr）；絕大多數HSF的平均親水系數lt;0，為親水蛋白，僅HSF3和HSF13是疏水蛋白（表2）。

采用在線軟件MEME預測扇穗茅HSFs家族成員的cDNA保守結構域（Motifs），本研究共獲得10個Motifs，家族內成員含有的Motifs數量居于5～10，所有成員均包含Motif1，Motif2，Motif3，Motif6和Motif7；HSF17-Lr的cDNA預測到的Motifs最少（5個）；絕大多數HSF（HSF1-Lr，HSF2-Lr，HSF3-Lr，HSF5-Lr，HSF10-Lr，HSF7-Lr，HSF11-Lr，HSF18-Lr，HSF9-Lr）的cDNA可以預測到10個Motifs；僅HSF12-Lr，HSF15-Lr和HSF16-Lr的cDNA反義鏈預測到Motif3和Motif9（圖8）。

本研究利用PhyloSuit在線軟件構建了扇穗茅與擬南芥HSFs的系統發育樹，結果顯示所有轉錄因子聚成9個分支（Clade A～I）。分支Clade A中僅包含扇穗茅HSF，分支Clade B，D，E，G，H和I僅含有擬南芥的HSF；擬南芥中的HSF1和HSFA1D優先分離，與扇穗茅HSF親緣關系較遠；分支Clade C和F包含扇穗茅和擬南芥的HSF，其中分支CladeC含有扇穗茅HSF12-Lr，HSF15-Lr，HSF16-Lr和HSF17-Lr以及擬南芥HSFC1，HSFB2A，HSFB3，HSFB4，HSF4和HSF-F2，分支Clade F中包括扇穗茅HSF1-Lr，HSF2-Lr，HSF3-Lr，HSF5-Lr，HSF7-Lr，HSF8-Lr，HSF9-Lr，HSF10-Lr，HSF11-Lr，HSF13-Lr，HSF14-Lr以及擬南芥HSFA2，HSFA6A，HSFA6B，HSFA7A，HSF-F1，分支內HSF間具有較近的親緣關系（圖9）。根據扇穗茅與擬南芥HSF氨基酸序列構建的系統發育樹發現，相同分支內的HSF具有較近的親緣關系，它們可能具有類似的功能亞基，推測其在扇穗茅生長發育過程中發揮著相似的功能。

3 討論

隨著高通量測序技術的發展和測序成本的降低，三代高通量測序技術憑借單分子、長讀長、高準確度等優勢，很好地解決了二代測序讀長短以及無法覆蓋整個轉錄本的難題，實現了全長轉錄組水平對同一個基因上多個調控事件的協同性研究［39-41］。本研究基于PacBio平臺的單分子實時測序技術對扇穗茅（L. racemosa）進行了全長轉錄組測序，獲得62 016條高質量的Unigenes，平均長度為2752 bp，N50長度為2971 bp（gt;1000 bp）。研究認為，N50長度與拼接效果成正比［42］，說明本研究的轉錄本拼接效果較好。扇穗茅轉錄本含有48 127個CDS序列，占轉錄本全長的77.6%，表明轉錄本質量較高，可以保證后續SSR檢測、Unigenes功能注釋、轉錄因子預測等結果的準確性［43］。本研究共檢測到8858個SSR位點（14.28%），分布于10 345條轉錄本序列上，高于青稞（H. vulgare）［44］、蘇丹草（Sorghum sudanense）［45］、甘蔗（S. officinarum）［46］等物種的SSR位點數目，并且出現頻率最高的SSR位點為三核苷酸4～7次重復，這為后續扇穗茅SSR分子標記引物開發提供了豐富的遺傳信息位點［47］。

利用NR、KOG、GO、KEGG和SwissProt 5個公共數據庫，本研究對獲得的62 016條Unigenes進行了功能注釋，發現有27 597條（44.50%）Unigenes得到注釋，其中僅有7663條（12.36%）被五個數據庫共同注釋，我們推測這可能是前人對扇穗茅屬物種及其近緣種的組學研究較少［36］，本研究極大豐富了扇穗茅屬的分子數據。從NR數據庫的注釋結果看，與扇穗茅同源性較高的前十個物種均為禾本科植物，其中與節節麥（A. tauschii）同源性最高，親緣關系最近；KOG數據庫中，18 300條Unigenes于25種功能分類中得到注釋，一般功能預測注釋數量最多（5688條），細胞活性最少（14條）；17 961條Unigenes在GO數據庫中的注釋量為45 581，分為3類、69種功能，其中細胞和細胞成分、催化活性及細胞過程注釋量最高；KEGG數據庫中17 381條Unigenes注釋信息涉及5類、160種生物學功能，其中新陳代謝的注釋量最高（4973）、萜類醌代謝最低（117），這與前人對沙鞭（P.villosa）［36］、高加索三葉草（T.ambiguum）［37］、藏茵陳（C.polycladum）［38］等物種的注釋結果相同，均呈現為功能預測、催化活性和碳水化合物代謝注釋量較高，推測這些被注釋到的Unigenes可能與植物基礎生命活動相關。

轉錄因子是一種同時具有信號傳感輸入模塊和轉錄響應輸出模塊的分子開關，不僅可以識別DNA序列，而且也可以感知小分子效應物質［48］。諸多研究表明，bZIP［49］、ERF［50］、MYB［51］、NAC［52-53］等轉錄因子家族在低溫、干旱和高鹽等非生物脅迫調控過程中發揮著重要作用。譬如，趙悅等［51］基于轉錄組數據篩選出5個參與青海茄參（Mandragora chinghaiensis）低溫響應過程的MYB轉錄因子，認為MYB轉錄因子家族參與青海茄參耐低溫脅迫的多條調控途徑；趙娜紅等［52］利用AT克隆技術通過對油茶（Camellia oleifera）CoNAC5和CoNAC79的生物信息學分析，發現NAC基因可能通過ABA合成途徑間接參與干旱脅迫響應過程。基于扇穗茅全長轉錄組序列，本研究鑒定到48個家族的1165個轉錄因子，其中bZIP（65個）、ERF（47個）、MYB-related（54個）、MYB（40個）和NAC（51個）等家族成員較多，這些轉錄因子可能有利于扇穗茅抵御干旱、寒冷等非生物逆境脅迫。此外，熱激轉錄因子（HSF）能夠通過識別熱激元件［54］、鈣離子、ROS和ABA等信號轉導途徑以及參與植物生長發育、細胞凋亡、形態建成等過程［55］，從而增強植物的耐逆性。本研究從扇穗茅轉錄本中鑒定到17個HSF轉錄因子，其cDNA保守結構域均包含Motif1、Motif2、Motif3、Motif6和Motif7，這可能與扇穗茅適應寒冷、干旱等多種非生物脅迫有關，并且共有的保守結構域（Motifs）可以為后續HSF家族成員的鑒定提供參考。

另外，本研究結果還表明扇穗茅與擬南芥的HSF轉錄因子聚為9個穩定的分支（Clade A-I），其中Clade A、B、D、E、G、H和I均由扇穗茅或擬南芥的HSF轉錄因子構成，這可能由于兩個物種的HSF轉錄因子的結構和功能存在較大差異。同時，本研究還發現扇穗茅喜歡生長于海拔相對較高的山坡和埡口處，環境溫度較低，推測扇穗茅的HSF轉錄因子除在熱激過程中起主要調節作用外［56］，還能夠影響植物對各種非生物脅迫的適應［57-58］。Banti等［57］研究發現，擬南芥HSFA2轉錄因子不僅參與缺氧條件下的熱依賴性馴化，而且在低氧耐受中具有重要作用。扇穗茅HSF轉錄因子中HSF1-Lr、HSF2-Lr、HSF3-Lr、HSF5-Lr、HSF7-Lr、HSF8-Lr、HSF9-Lr、HSF10-Lr、HSF11-Lr、HSF13-Lr和HSF14-Lr與擬南芥的HSFA2轉錄因子聚到同一個分支上（Clade F），我們推測Clade F上的扇穗茅11個HSF可能與其低氧適應有關；陳霞蓮等［58］利用RT-PCR研究了非生物脅迫下美容杜鵑RcHSFB3基因的表達，發現高溫、低溫、高鹽脅迫均能誘導其表達，HSF12-Lr、HSF15-Lr和HSF17-Lr與擬南芥HSFB3的親緣關系較近，認為這三個轉錄因子可能與扇穗茅低溫適應有關。據此，本研究推測HSFs家族是扇穗茅適應青藏高原高寒環境的關鍵轉錄因子家族。本研究首次利用單分子實時測序技術對扇穗茅轉錄組進行了測序、組裝和注釋，并對其轉錄因子（HSF）家族進行生物信息學分析，豐富了扇穗茅屬乃至雀麥族的遺傳信息庫，旨在為后續扇穗茅種質資源保護和關鍵耐逆基因挖掘提供理論參考。

4 結論

基于扇穗茅全長轉錄組序列，本研究得到62 016條Unigenes，預測到48 127個CDS，搜索到14 089個SSR位點，5大數據庫分別注釋到27566（NR）、17961（GO）、18300（KOG）、17381（KEGG）和23737（SuissProt）條Unigenes，為后續研究提供了大量基礎數據。扇穗茅全長轉錄本鑒定到1165個轉錄因子，隸屬于48個轉錄因子家族，其中bZIP（65個）、ERF（47個）、MYB-related（54個）、MYB（40個）、NAC（51個）等多個轉錄因子被證實參與植物對非生物脅迫的響應；扇穗茅大部分HSF均為不穩定蛋白，位于細胞核內，為親水蛋白。其中HSF轉錄因子的cDNA至少含有5個Motifs；扇穗茅11個HSF與擬南芥低氧適應相關HSFA2聚為一支，4個HSF與低溫適應相關的HSFB3聚為一支，親緣關系較近，可能具有相似的功能。

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（責任編輯" 彭露茜）