大麥SBP轉(zhuǎn)錄因子的鑒定與表達(dá)分析

蔡 倩,趙甜甜,劉夢(mèng)迪，王艷芳，趙彥宏，馬 臣，董紅霞

(1.魯東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東煙臺(tái) 264025；2.魯東大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山東煙臺(tái) 264025)

轉(zhuǎn)錄因子(transcription factor，TF)是一類能與DNA分子特異結(jié)合并通過(guò)激活或抑制下游靶基因的轉(zhuǎn)錄來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá)的蛋白分子[1]。SBP(squamosa promoter binding protein)家族是植物特有的轉(zhuǎn)錄因子，具有編碼DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域的保守核苷酸序列，能夠在mRNA轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)節(jié)基因表達(dá)[2]。SBP轉(zhuǎn)錄因子通常含有約80個(gè)氨基酸殘基高度保守的SBP結(jié)構(gòu)域，且基本具有相同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[3]。該SBP結(jié)構(gòu)域包含2個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)(Zn1和Zn2)與1個(gè)高度保守的核定位信號(hào)(nuclear localization signal，NLS)。其中鋅指結(jié)構(gòu)能伸入DNA溝中識(shí)別并結(jié)合在squamosa啟動(dòng)子上；C端是核定位信號(hào)區(qū)域[4]，能引導(dǎo)SBP蛋白進(jìn)入細(xì)胞核行使功能[5]。

Klein等[6]首先在金魚草中發(fā)現(xiàn)了SBP基因，隨后在越來(lái)越多的植物中鑒定出SBP基因，如擬南芥[7]、水稻[8]、葡萄[9]、蘋果[10]、玉米[11]、高粱[12]、毛竹[13]等。SBP轉(zhuǎn)錄因子的功能涉及植物生長(zhǎng)發(fā)育的許多方面：擬南芥中的2個(gè)SBP基因SPL3和SPL8分別影響植株的成花和花粉囊的發(fā)育[5]；SPL9和SPL15缺失導(dǎo)致擬南芥營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)期葉原基形成間隔期變短、花序結(jié)構(gòu)分支增多[14]；玉米SBP轉(zhuǎn)錄因子的lg1基因發(fā)生突變導(dǎo)致植株不能形成正常形態(tài)的舌葉和葉耳組織[15-16]；在水稻生殖生長(zhǎng)階段，過(guò)量表達(dá)OsSPL14可促進(jìn)穗分支，提高籽粒產(chǎn)量[17-18]。

大麥?zhǔn)侵匾暮瘫究谱魑镏唬淇偖a(chǎn)量和種植面積位居全球第四[19]，集飼用、啤用和糧食作物于一體。大麥作為麥類作物研究的模式植物，在遺傳、育種以及基因組等方面的研究已取得了顯著的進(jìn)展[20]，國(guó)際大麥全基因組測(cè)序同盟于2012年完成了大麥全基因組序列的測(cè)定[21]，為大麥進(jìn)行生物信息分析研究奠定了基礎(chǔ)。雖然大量研究報(bào)道了多種植物SBP轉(zhuǎn)錄因子的鑒定與功能分析，但關(guān)于大麥SBP轉(zhuǎn)錄因子的研究仍然較少。本研究擬采用生物信息學(xué)方法鑒定大麥全基因組的SBP家族基因，分析該家族成員基因的序列特征、染色體位置分布及其結(jié)構(gòu)等，構(gòu)建大麥、水稻和擬南芥SBP蛋白的進(jìn)化樹，并利用公共數(shù)據(jù)庫(kù)中的RNA-seq數(shù)據(jù)對(duì)該家族成員在不同組織的表達(dá)模式進(jìn)行研究，為大麥SBP家族的深入研究及其重要基因的功能研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

從UniProt蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)(https://www.uniprot.org)下載獲得52 397條大麥蛋白序列；從PlantTFDB數(shù)據(jù)庫(kù)(http://planttfdb.cbi.pku.edu.cn/)獲得水稻和擬南芥SBP蛋白序列及其相應(yīng)的基因序列；從EnsemblPlant數(shù)據(jù)庫(kù)(http://plants.ensembl.org/Hordeum_vulgare/Info/Index)獲得大麥RNA-seq表達(dá)數(shù)據(jù)。

1.2 大麥SBP家族的基因鑒定與定位

利用HMMER軟件并基于SBP家族蛋白特征文件PF03110(下載自Pfam數(shù)據(jù)庫(kù))，從已下載的52 397條大麥蛋白序列中預(yù)測(cè)屬于SBP家族的大麥蛋白序列；同時(shí)，用PlantTFDB中的Prediction工具從這些已下載大麥蛋白序列中預(yù)測(cè)大麥SBP蛋白序列；將二者共同預(yù)測(cè)出的SBP蛋白作為候選的大麥SBP。然后，利用在線數(shù)據(jù)庫(kù)SMART(http://smart.embl-heidelberg.de/)對(duì)候選大麥SBP蛋白結(jié)構(gòu)域進(jìn)行鑒定，進(jìn)一步確定大麥SBP蛋白，排除不含SBP結(jié)構(gòu)域的序列。利用BLAST搜索工具，從EnsemblPlants數(shù)據(jù)庫(kù)(http://ensemblgenomes.org)和Phytozome數(shù)據(jù)庫(kù)(https://phytozome.jgi.doe.gov/)中檢索每個(gè)大麥SBP蛋白對(duì)應(yīng)的基因序列和CDS序列以及所在基因組位置。

1.3 大麥SBP蛋白理化性質(zhì)分析與蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

利用在線軟件Protparam(https://web.expasy.org/protparam/)預(yù)測(cè)大麥SBP蛋白的基本理化性質(zhì)(包括分子量MW、等電點(diǎn)pI、平均親水系數(shù)GRAVY、不穩(wěn)定系數(shù)與脂肪系數(shù)等)；利用在線軟件SWISS-MODEL(https://swissmodel.expasy.org/)預(yù)測(cè)大麥SBP蛋白的三維結(jié)構(gòu)。

1.4 大麥、擬南芥和水稻SBP家族系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建

基于大麥、擬南芥和水稻的SBP家族蛋白序列，運(yùn)用MEGA 7.0軟件進(jìn)行多序列比對(duì)，并通過(guò)鄰接法(neighbor-joining method，NJ)構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹Bootstrap設(shè)為1 000次。

1.5 基因結(jié)構(gòu)分析與蛋白保守基序分析

利用GSDS 2.0(http://gsds.cbi.pku.edu.cn/index.php)軟件依據(jù)CDS序列和相應(yīng)的基因序列分析大麥SBP基因內(nèi)含子-外顯子結(jié)構(gòu)；利用MEME(http://meme-suite.org /tools/meme)軟件分析大麥SBP蛋白家族保守基序，基序長(zhǎng)度范圍為10～50個(gè)氨基酸殘基，其他參數(shù)為默認(rèn)值。

1.6 大麥SBP家族表達(dá)分析

基于已從EBI下載的大麥7個(gè)不同組織(萌動(dòng)胚、幼苗、5 dpa穎果、15 dpa穎果、0.5 cm幼穗花序、1 cm幼穗花序和節(jié)間)的RNA-seq表達(dá)數(shù)據(jù)，利用大麥SBP基因的FPKM值表示基因的表達(dá)豐度，使用Matrix2png繪制基因表達(dá)熱圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 大麥全基因組SBP家族基因的鑒定及染色體位置

利用HMMER軟件與PlantTFDB數(shù)據(jù)庫(kù)中的Prediction工具從52 397條大麥蛋白序列中預(yù)測(cè)獲得28個(gè)大麥SBP候選蛋白；利用在線數(shù)據(jù)庫(kù)SMART對(duì)候選 SBP轉(zhuǎn)錄因子逐條進(jìn)行結(jié)構(gòu)域鑒定，共獲得22個(gè)大麥中具有SBP蛋白典型結(jié)構(gòu)域的序列，將這些蛋白對(duì)應(yīng)的基因依次命名為HvSBP1～HvSBP22(表1)。根據(jù)大麥基因組信息，HvSBP基因家族定位在6條大麥染色體上(圖1)，發(fā)現(xiàn)SBP基因在大麥染色體上分布不均勻，Chr6H和Chr7H上SBP基因數(shù)目分布最多，分別有7個(gè)和6個(gè)家族成員；Chr2H、Chr3H和Chr5H各自包含2～3個(gè)SBP基因；ChrUn上有1個(gè)SBP基因；Chr1H和Chr4H上面沒有發(fā)現(xiàn)SBP基因。大多SBP在染色體上成簇分布，每個(gè)簇內(nèi)的SBP基因之間距離都很近。這與許多別的基因家族在染色體上的分布特征非常相似。蛋白理化性質(zhì)分析顯示，22個(gè)大麥HvSBP基因的編碼區(qū)長(zhǎng)度在549～3 009 bp之間，編碼的蛋白長(zhǎng)度為182～1 002個(gè)氨基酸；其等電點(diǎn)(pI)在5.46～10.29之間，總平均親水系數(shù)(GRAVY)在-0.879～-0.280之間。

表1 大麥中鑒定出的SBP家族基因Table 1 SBP family genes identified in barley

圖1 大麥SBP基因的染色體定位

2.2 大麥SBP基因內(nèi)含子和外顯子分析

為了進(jìn)一步研究大麥HvSBP基因結(jié)構(gòu)，基于HvSBP基因?qū)?yīng)的基因組序列與CDS序列，利用MEME分析得到各HvSBP基因的外顯子、內(nèi)含子分布情況(圖2)。HvSBP9、HvSBP10和HvSBP11外顯子和內(nèi)含子數(shù)量最多，有11個(gè)外顯子和10個(gè)內(nèi)含子；其次是HvSBP8，有10個(gè)外顯子和9個(gè)內(nèi)含子；其他18個(gè)HvSBP基因的外顯子數(shù)介于1～6之間。第Ⅳ組中的各基因 (HvSBP6、HvSBP8、HvSBP9、HvSBP10和HvSBP11)的外顯子數(shù)最多，介于6～11。研究還發(fā)現(xiàn)，不同組的HvSBP基因結(jié)構(gòu)不同，而同一組內(nèi)的基因往往具有相似的基因結(jié)構(gòu)。各基因之間不僅在外顯子和內(nèi)含子數(shù)量上存在差異，而且在外顯子與內(nèi)含子的長(zhǎng)度上也存在著明顯的差異。這也直接導(dǎo)致了各基因?qū)?yīng)的CDS序列長(zhǎng)度的差異(549～3 009 bp)和編碼的蛋白長(zhǎng)度的差異(182～1 002 aa)。HvSBP19基因的CDS序列最短，僅為549 bp，其對(duì)應(yīng)的蛋白序列也最短，僅為182個(gè)氨基酸殘基；HvSBP8基因的CDS序列和蛋白序列最長(zhǎng)，其長(zhǎng)度分別為3 009 bp和1 002個(gè)氨基酸殘基(表1)。

黃色柱狀為外顯子，黑線為內(nèi)含子，藍(lán)色為上游的5′UTR或下游的3′UTR。

2.3 大麥SBP蛋白結(jié)構(gòu)域的鑒定和保守基序分析

通過(guò)對(duì)大麥22個(gè)SBP蛋白進(jìn)行多序列比對(duì)，分析其序列保守結(jié)構(gòu)域，結(jié)果(圖3)顯示，除了5個(gè)HvSBP蛋白(HvSBP7、HvSBP13、HvSBP15、HvSBP16和HvSBP21)外，其余17個(gè)大麥HvSBP蛋白都具有完整且典型的SBP結(jié)構(gòu)域。一般包含約80個(gè)氨基酸殘基，具備2個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)(Zn1和Zn2)和核定位信號(hào)(NLS)。Zn1和Zn2分別為C3H(C-C-C-H)和C2HC(C-C-H-C)類型；Zn2和NLS之間存在4個(gè)氨基酸的重疊。 HvSBP7、HvSBP13、HvSBP15和HvSBP16蛋白具有Zn2和NLS結(jié)構(gòu)，但缺少Zn1結(jié)構(gòu)；另外，HvSBP13、HvSBP15和HvSBP16蛋白中Zn2保守序列不完整，缺少了3～5個(gè)氨基酸。 HvSBP21蛋白則具有典型的Zn1結(jié)構(gòu)，但缺少Zn2和NLS結(jié)構(gòu)，卻又包含Zn2的保守氨基酸序列(CQQCS)。

圖3 大麥SBP蛋白的多序列比對(duì)分析

用MEME對(duì)大麥22個(gè)SBP家族的氨基酸序列進(jìn)行保守基序(motif)掃描，得到HvSBP轉(zhuǎn)錄因子蛋白質(zhì)保守序列的結(jié)構(gòu)特征圖，即motif分布圖(圖4)。結(jié)果顯示，在HvSBP轉(zhuǎn)錄因子蛋白中總共找到了4個(gè)保守的motif基序，其中motif2處在第一個(gè)鋅指Zn1的位置，motif3包含了Zn2結(jié)構(gòu)的前半部分，motif1包含了Zn2結(jié)構(gòu)域的后半部分和核定位信號(hào)NLS結(jié)構(gòu)域。這3個(gè)motif正好組成了SBP結(jié)構(gòu)域。在22個(gè)大麥SBP蛋白中，有17個(gè)蛋白全部包含motif1、motif2和motif3，并且其排列順序都為motif2-motif3-motif1；只有HvSBP21中不包含motif1，其余21個(gè)HvSBP都包含motif1；HvSBP7、HvSBP13、HvSBP15和HvSBP16中不包含motif2；HvSBP16只包含motif1；另外，有10個(gè)HvSBP蛋白中出現(xiàn)了另外1個(gè)保守基序motif4，它出現(xiàn)在SBP結(jié)構(gòu)域上游或下游。同一組的HvSBP蛋白一般具有相似的motif分布。通過(guò)motif分析可知，每個(gè)HvSBP蛋白保守的3個(gè)motif正好處于SBP結(jié)構(gòu)域，表明SBP特征序列是這些HvSBP蛋白中最為保守的區(qū)域。

圖4 大麥SBP蛋白的比對(duì)分析

保守的蛋白序列往往能形成保守的蛋白結(jié)構(gòu)，保守的結(jié)構(gòu)往往又是其行使特定功能的重要保證。從大麥SBP蛋白的三維結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)結(jié)果(圖5)可以看出，這些蛋白中具有典型的鋅指結(jié)構(gòu)與和核定位信號(hào)結(jié)構(gòu)。雖然這些蛋白的三維結(jié)構(gòu)存在一定的差異，但由于其存在共同的保守基序，使得它們的三維結(jié)構(gòu)具有SBP家族的共同蛋白結(jié)構(gòu)特征。

圖5 大麥SBP蛋白三維結(jié)構(gòu)

2.4 大麥SBP基因的表達(dá)分析

研究HvSBP基因的時(shí)空表達(dá)模式有助于了解其潛在的功能。本研究利用從EnsemblPlant數(shù)據(jù)庫(kù)中下載的大麥RNA-seq數(shù)據(jù)，對(duì)大麥各HvSBP基因在不同發(fā)育階段的各組織(萌動(dòng)胚、幼苗、幼穗花序(0.5 cm與1.0 cm)、穎果(5 dpa與15 dpa)和節(jié)間中的表達(dá)進(jìn)行了分析，并根據(jù)其表達(dá)的FPKM值繪制了基因表達(dá)譜熱圖(圖6)。從圖6可以看出，22個(gè)HvSBP基因在不同發(fā)育階段的各組織中的表達(dá)有明顯的差異。HvSBP8、HvSBP9、HvSBP10、HvSBP11和HvSBP16在萌動(dòng)胚、幼苗、幼穗花序(0.5 cm與1.0 cm)和穎果(5 dpa與15 dpa)和節(jié)間中均具有較高的表達(dá)量，其中HvSBP8和HvSBP16的表達(dá)量最高；HvSBP1～4和HvSBP6基因則僅僅在個(gè)別組織(幼穗花序和節(jié)間等)中具有較高表達(dá)水平；其他12個(gè)HvSBP基因則在大麥各組織中的表達(dá)量極低，甚至不表達(dá)?？傊?，HvSBP基因的表達(dá)主要集中在幼穗花序(1.0 cm和0.5 cm)、穎果 (5 dpa)和節(jié)間中，其中在幼穗花序(1.0 cm)表達(dá)量最高。這就說(shuō)明HvSBP基因與大麥開花發(fā)育密切相關(guān)。

圖6 大麥SBP基因表達(dá)熱圖

2.5 大麥SBP的進(jìn)化分析

為了分析大麥SBP家族的進(jìn)化情況，用擬南芥的30個(gè)SBP、水稻的27個(gè)SBP與大麥的22個(gè)SBP家族成員共同構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹(圖7)，結(jié)果顯示，3個(gè)物種的SBP家族成員可分為4個(gè)亞組(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ亞組)，每個(gè)亞組均含有3個(gè)物種的SBP。4個(gè)亞組(Ⅰ～Ⅳ)中分別包含6、7、4和5個(gè)大麥HvSBP。在染色體上處于同一簇的HvSBP基因進(jìn)化關(guān)系接近，不僅屬于同一進(jìn)化亞組，而且在進(jìn)化樹上所處的分枝相鄰，說(shuō)明同一簇的HvSBP基因進(jìn)化關(guān)系最近，如在Chr6H上分布于同一簇的HvSBP1、HvSBP2和HvSBP3同屬于第Ⅰ亞組，而且進(jìn)化關(guān)系非常接近；Chr7H上分布于同一簇的HvSBP17、HvSBP20和HvSBP21；Chr3H上的HvSBP13、HvSBP14和HvSBP15；Chr5H上的HvSBP9、HvSBP10和HvSBP11。分析HvSBP22/ORUF-104G22540.1、HvSBP4/ORUF 107G16070.1、HvSBP12/ORUF102G05950.1以及HvSBP7/ORUF108G24030.1發(fā)現(xiàn)，這4對(duì)直系同源基因親緣關(guān)系最近，它們?nèi)縼?lái)自大麥與水稻；在大麥HvSBP基因中也發(fā)現(xiàn)6對(duì)親緣關(guān)系最近的旁系同源基因，分別是HvSBP1/HvSBP3、HvSBP18/HvSBP19、HvSBP16/HvSBP17、HvSBP5/HvSBP20、HvSBP13/HvSBP15以及HvSBP9/HvSBP11，其中4對(duì)基因(HvSBP1/HvSBP3、HvSBP18/HvSBP19、HvSBP13/HvSBP15以及HvSBP9/HvSBP11)屬于成簇分布的串聯(lián)重復(fù)基因。

圖7 SBP蛋白的進(jìn)化樹

3 討 論

高等植物中的轉(zhuǎn)錄因子有數(shù)千種，許多有關(guān)逆境脅迫的轉(zhuǎn)錄因子相繼被克隆[22]，轉(zhuǎn)錄因子的全基因組鑒定及表達(dá)模式研究逐漸成為當(dāng)前植物基因功能研究的熱點(diǎn)之一。SBP基因家族是植物所特有的一類重要轉(zhuǎn)錄因子，近年來(lái)有關(guān)SBP基因家族的研究備受重視。目前，利用生物信息學(xué)方法從基因組水平對(duì)多種植物SBP基因家族成員的功能進(jìn)行分析，研究結(jié)果表明，SBP轉(zhuǎn)錄因子在調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育以及多種生理生化過(guò)程中發(fā)揮極其重要的作用。大麥基因組測(cè)序的完成以及大麥蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)信息等的日趨完善為從基因組水平分析HvSBP轉(zhuǎn)錄因子奠定了基礎(chǔ)。但是，目前有關(guān)大麥SBP基因家族的系統(tǒng)研究報(bào)道還比較少。

本研究基于大麥蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)和全基因組測(cè)序數(shù)據(jù)庫(kù)等信息，利用三種預(yù)測(cè)工具(HMMER、PlantTFDB_ Prediction和SMART)共同預(yù)測(cè)并鑒定出22個(gè)大麥SBP基因(HvSBP1～HvSBP22)。該預(yù)測(cè)結(jié)果比單一軟件預(yù)測(cè)結(jié)果更加可靠，但是也增加了非典型大麥SBP蛋白被漏掉的風(fēng)險(xiǎn)。本研究鑒定出的22個(gè)大麥HvSBP基因被分為4個(gè)進(jìn)化亞組，分別定位在Chr2H、Chr3H、Chr5H、Chr6H、Chr7H和ChrUn染色體上。除了HvSBP4、HvSBP6、HvSBP7和HvSBP22外，其他HvSBP基因在染色體上都是成簇分布的，屬于串聯(lián)重復(fù)基因。這種分布特征與已報(bào)道的其他基因家族的分布特征類似。

本研究發(fā)現(xiàn)，處于同一簇串聯(lián)重復(fù)的HvSBP基因在序列、基因結(jié)構(gòu)、蛋白保守結(jié)構(gòu)域(motif)、理化性質(zhì)、基因表達(dá)上高度相似，并處于進(jìn)化樹上最相鄰的分枝上。推測(cè)這些位于同一簇的串聯(lián)基因是由于在大麥進(jìn)化過(guò)程中染色體的不對(duì)稱交換與復(fù)制產(chǎn)生的多拷貝基因進(jìn)化而來(lái)的。目前的觀點(diǎn)認(rèn)為，復(fù)制基因在進(jìn)化中有3種不同的命運(yùn)：(1)其中的1個(gè)基因繼承了祖先基因的功能，而其他拷貝的基因則變成了假基因；(2)其中的1個(gè)基因仍然保留了祖先基因原有的功能，而其他拷貝的基因則進(jìn)化出了新的功能；(3)這些基因被亞功能化(sub-functionalized)，它們一起承擔(dān)了祖先基因傳下來(lái)的基因功能[23-24]。由于本研究鑒定出的處于同一簇的大麥HvSBP基因在各個(gè)方面都存在著高度的相似性，他們的表達(dá)模式在不同大麥組織中高度一致，推測(cè)這些成簇分布的大麥HvSBP基因更加傾向于第3種進(jìn)化學(xué)說(shuō)。同一基因家族的各個(gè)基因一般都來(lái)自同一個(gè)祖先基因，屬于同源基因，是在進(jìn)化過(guò)程中通過(guò)某種方式產(chǎn)生的多拷貝基因逐漸進(jìn)化而來(lái)的。本研究鑒定出不同簇的大麥HvSBP基因之間雖然也屬于同源基因，存在共同的保守區(qū)域，但它們?cè)贑DS與蛋白的序列及長(zhǎng)度、基因結(jié)構(gòu)、保守結(jié)構(gòu)域(motif)、理化性質(zhì)與基因表達(dá)方面卻存在明顯的差異。因此，推測(cè)不同簇的HvSBP基因之間在功能上存在一定差異。

進(jìn)化分析結(jié)果顯示，大麥、擬南芥和水稻共79個(gè)SBP基因被分為4個(gè)進(jìn)化亞組，每個(gè)亞組中都包含3個(gè)物種的SBP基因，而且在同一進(jìn)化亞組中，各SBP基因的親緣關(guān)系并不完全是按照物種來(lái)區(qū)分的。推測(cè)在SBP基因家族產(chǎn)生且已分化出了這4個(gè)亞組之后，才出現(xiàn)了單、雙子葉植物的分化。前人的研究表明，SBP基因可能起源于綠藻和陸生植物祖先分化之前[25]。從進(jìn)化樹上可以看出，與大麥HvSBP基因進(jìn)化關(guān)系最近的是水稻的SBP基因。本研究發(fā)現(xiàn)的親緣關(guān)系最近的4對(duì)直系同源基因(HvSBP22/ORUF104G22540.1、HvSBP4/ORUF107G16070.1、HvSBP12/ORUF102G05950.1以及HvSBP7/ORU-F108G24030.1)全部都是來(lái)自大麥與水稻?？梢姡瑔巫尤~植物的大麥中的SBP基因與水稻的SBP基因親緣關(guān)系比雙子葉植物的擬南芥更近。

篩選出的22個(gè)大麥HvSBP在各個(gè)組織中的表達(dá)量差異很大，其中，HvSBP8、HvSBP9、HvSBP10、HvSBP11和HvSBP16在所有組織中均明顯的表達(dá)，HvSBP1～4和HvSBP6僅在個(gè)別組織中表達(dá)，其他12個(gè)HvSBP基因在所有組織中表達(dá)量極低或根本不表達(dá)。這暗示了各HvSBP基因的功能在進(jìn)化中已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的分化。本研究也發(fā)現(xiàn)，成簇出現(xiàn)的串聯(lián)重復(fù)HvSBP基因具有共同的表達(dá)模式?；虮磉_(dá)分析還顯示，HvSBP基因主要集中在幼穗花序與穎果中表達(dá)，其中1 cm幼穗花序中HvSBP基因表達(dá)量最高，且多達(dá)10個(gè)HvSBP基因在該組織中表達(dá)。大麥HvSBP基因在0.5 cm幼穗花序中開始大量表達(dá)；當(dāng)幼穗花序長(zhǎng)度達(dá)到1.0 cm時(shí)，其表達(dá)量更高，逐漸達(dá)到了峰值；當(dāng)開花授粉5 d后，HvSBP基因在穎果中的表達(dá)量開始下降；開花后15 d的穎果中表達(dá)量則進(jìn)一步下降。由此可見，HvSBP基因在開花期進(jìn)入表達(dá)高峰，隨著籽粒的形成及成熟，其表達(dá)量下降。這說(shuō)明這些HvSBP基因參與了花的發(fā)育與調(diào)控，這與前人報(bào)道一致[7,26]。擬南芥SBP類似基因SPL3等可以調(diào)控?cái)M南芥花的發(fā)育[27]，擬南芥SBP8和SBP14可以調(diào)控其花粉的發(fā)育[7]，進(jìn)而影響擬南芥產(chǎn)量；玉米中控制花序發(fā)育的部分SBP基因與玉米產(chǎn)量密切相關(guān)[3]。因此，我們推測(cè)在大麥穎果和幼穗花序中大量表達(dá)的這些HvSBP基因也可能會(huì)在一定程度上對(duì)大麥產(chǎn)量產(chǎn)生影響，但還需進(jìn)一步研究。