棉花SRS 基因家族的全基因組鑒定及生物信息學分析

張雪，孫瑞斌，馬聰聰，馬丹，張曉睿，劉志紅，劉傳亮

（中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所/ 棉花生物學國家重點實驗室，河南 安陽， 455000）

短鏈相關(guān)序列（SHI-related sequence,SRS）基因，也稱為短節(jié)間（short internodes, SHI）或者STY（STYLISH）基因，編碼一類植物特有的轉(zhuǎn)錄因子， 在調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育中發(fā)揮重要作用[1-2]。SRS基因家族具有2 個高度保守結(jié)構(gòu)域，分別為環(huán)狀鋅指結(jié)構(gòu)域和IGGH 結(jié)構(gòu)域[2-3]。 側(cè)根原基1（lateral root primordium1,LRP1）是擬南芥中發(fā)現(xiàn)的第一個SRS基因，通過調(diào)節(jié)生長素的合成對側(cè)根發(fā)育起負調(diào)控作用[4-5]。

在擬南芥中已有10 個SRS基因被報道：SHI（At5G66350），STY1（At3G51060），STY2（At4G36260），SRS3～8（At2G21400，At2G18120，At1G75520，At3G54430，At1G19790，At5G33210）以及LRP1（At5G12330）[5-10]，家族成員間功能冗余。 SRS 轉(zhuǎn)錄因子可以通過調(diào)節(jié)激素的生物合成、信號轉(zhuǎn)導等參與擬南芥根系的形成、葉片及花等器官的發(fā)育過程[10-13]。 例如：擬南芥LRP1，可以通過誘導生長素合成基因YUCCA4（又稱YUC4）的表達調(diào)控側(cè)根的發(fā)育，過表達LRP1導致生長素水平升高、側(cè)根密度減少[5-6]。 LRP1 可能與SHI、STY1、SRS3、SRS6 和SRS7 形成復合物，推測這些基因在側(cè)根發(fā)育過程中功能冗余[5]。在玉米中，LRP1在根分生組織中特異性表達，通過RUM1 （rootless with undetectable meristem 1）介導的生長素信號通路調(diào)節(jié)根系發(fā)育[14]。據(jù)報道，STY1 可以直接激活生長素合成基因YUC4和YUC8的表達，從而調(diào)控擬南芥生長素的穩(wěn)態(tài)[3,5]。擬南芥中STY1 與STY2 部分功能冗余， 通過調(diào)節(jié)生長素的穩(wěn)態(tài)影響雌蕊發(fā)育過程，促進柱頭的形成，也可以影響維管發(fā)育[11,15]。 進一步研究發(fā)現(xiàn)，STY1基因突變后會造成雌蕊發(fā)育缺陷，在STY1單基因突變基礎(chǔ)上敲除家族內(nèi)的其他成員，發(fā)現(xiàn)突變體雌蕊的發(fā)育缺陷程度增強，葉片的發(fā)育也受到影響[2,8]。 擬南芥的shi突變體表型與赤霉素（gibberellin,GA）生物合成缺陷突變體的表型相似，表明SHI可能參與GA 信號通路的轉(zhuǎn)導[9]。 在觀賞植物長壽花和一品紅中異源過表達擬南芥SHI基因，其轉(zhuǎn)基因材料出現(xiàn)株型緊湊的表型[16-17]。SRS7在擬南芥莖尖和花中高水平表達，參與絨氈層開裂的調(diào)控；srs7突變體表皮細胞長度明顯較短、對GA 的敏感性顯著降低；過表達SRS7可能通過中斷茉莉酸信號通路導致花藥開裂延遲[18]。 SRS5 通過與光形態(tài)發(fā)生促進基因的啟動子直接結(jié)合調(diào)控植物光形態(tài)建成[13]。 除了擬南芥之外，水稻中的OsSHI1 可以通過抑制理想株型調(diào)控因子1 （ideal plant architecture 1,IPA1）的轉(zhuǎn)錄激活活性增加分蘗數(shù)并減少穗分枝數(shù)[19]。 將大豆的GmSRS18基因轉(zhuǎn)入擬南芥中異源表達后能影響與脅迫相關(guān)的生理指標，包括葉綠素含量、 脯氨酸含量和相對電解質(zhì)泄漏等，從而對耐旱性和耐鹽性產(chǎn)生負調(diào)控作用[20]。 在大麥中，SHI/STY基因家族的2 個成員LKS2和VRS2可以調(diào)節(jié)麥芒伸長、 雌蕊形態(tài)和花序圖案等[21-22]。 在楊樹中，沉默SHI基因能促進楊樹莖和根的伸長[23]。 然而，還沒有關(guān)于棉花SRS的全基因組分析和功能鑒定的相關(guān)報道。

棉花是一種重要的經(jīng)濟作物，棉纖維是紡織業(yè)的主要天然纖維原料，棉籽可以用作食用油的原料。我國主要種植陸地棉（Gossypium hirsutum）和海島棉（G.barbadense）2 個栽培種。 陸地棉和海島棉基因組測序的完成， 為棉花基因組學研究奠定了基礎(chǔ)[24-26]。 本研究基于陸地棉與海島棉基因組數(shù)據(jù)， 利用生物信息學的方法對棉花SRS基因進行全基因組鑒定， 并對其系統(tǒng)進化及基因保守基序進行研究， 對家族基因之間的進化關(guān)系進行共線性分析， 并分析SRS基因在棉花不同發(fā)育時期的胚珠和纖維、 不同組織及在多種脅迫處理下的表達模式， 相關(guān)研究結(jié)果有助于進一步研究棉花SRS 蛋白在生長發(fā)育過程中的作用。

1 材料與方法

1.1 棉花SRS 基因家族成員的全基因組鑒定

為了鑒定SRS基因家族成員，從公共數(shù)據(jù)庫（http://cotton.hzau.edu.cn/EN/download.php）下 載棉花基因組序列和基因注釋文件[26]。 在Pfam[27]數(shù)據(jù)庫（http://pfam.xfam.org/）中下載SRS 蛋白結(jié)構(gòu)域的隱馬爾可夫模型 （PF05142）， 利用HMMER v.3.1b2[28]軟件對SRS 的同源蛋白進行搜索。同時利用已經(jīng)報道的擬南芥中SRS 蛋白的氨基酸序列在BLAST＋v.2.6.0[29]進行相似性搜索（E值＜1×10－5，一致性大于50%）。 把在2 種方法鑒定結(jié)果中均出現(xiàn)的候選基因保留下來，利用InterProScan v.5.32-71.0[30]軟件進行蛋白特征結(jié)構(gòu)域（IPR006510）預測，把具有SRS 特征結(jié)構(gòu)域的候選基因保留下來。 通過在線軟件ExPASy（http://web.expasy.org/protparam/）對棉花SRS 蛋白質(zhì)的分子質(zhì)量、氨基酸數(shù)量和等電點等基本理化性質(zhì)進行預測分析。

1.2 棉花SRS 基因系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建及保守基序分析

將棉花SRS基因家族成員的氨基酸序列和已經(jīng)報道的擬南芥SRS基因家族成員相結(jié)合，在MUSCLE[31]上進行多重序列比對，利用IQTREE[32]構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹，采用最大似然統(tǒng)計法并自動選擇最佳替代模型，自展值（bootstrap value）設(shè)為1 000。利用MEME Suite 5.1.0[33]在線軟件預測棉花SRS基因的保守基序，最大發(fā)現(xiàn)數(shù)設(shè)為20。 利用TBtools[34]軟件可視化棉花SRS基因的保守基序分布情況。

1.3 棉花SRS 基因家族成員的染色體定位和共線性分析

利用R 語言工具包RIdeogram[35]繪制基因在染色體上的分布。通過MCScanX[36]軟件對海島棉和陸地棉中SRS基因進行共線性分析，鑒定基因復制事件，用Circos v.0.69[37]對共線性分析結(jié)果進行可視化，參數(shù)均使用軟件默認參數(shù)。

1.4 陸地棉SRS 基因的表達模式分析

在浙江大學棉花數(shù)據(jù)庫（http://cotton.zju.edu.cn/index.htm）下載陸地棉不同發(fā)育時期的胚珠和纖維、 不同組織及多種脅迫下的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進行標準化處理，用lg（TPM＋1）（TPM 是每千個堿基的轉(zhuǎn)錄每百萬映射讀取的讀長數(shù)，transcripts per kilobase of exon model per million mapped reads）計算SRS基因的表達水平，使用R語言pheatmap 軟件包對表達譜進行可視化。 分析SRS基因在不同發(fā)育時期的胚珠和纖維，在根、莖、葉、花托、花瓣、雄蕊、雌蕊等器官以及在低溫、高溫、鹽、干旱等不同脅迫處理的棉苗中的表達模式。

1.5 陸地棉總RNA 的提取和實時定量聚合酶鏈式反應(yīng)

使用天根多糖多酚植物總RNA 提取試劑盒提取陸地棉TM-1 不同發(fā)育時期的胚珠和纖維樣品的總RNA，用全式金反轉(zhuǎn)錄試劑盒合成第1 鏈cDNA， 用NCBI primer-BLAST 設(shè)計實時定量聚合酶鏈式反應(yīng) （quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR）引物（表1）。 將獲得的cDNA 模板稀釋5 倍后進行擴增，qRT-PCR 的反應(yīng)體系為10 μL，包含cDNA 模板1 μL、正向和反 向 引 物 各0.5 μL、qRT-PCR 反 應(yīng) 混 合 物（TransStartTop Green qPCR Super Mix）5 μL 以及雙蒸水（ddH2O）3 μL。 所有的反應(yīng)都設(shè)3 個技術(shù)重復，并在羅氏光循環(huán)480 儀器上運行。 擴增反應(yīng)程序為：95 ℃預變性5 min；95 ℃變性10 s，60 ℃退火10 s，循環(huán)40 次；72 ℃延伸15 s。 利用熔融曲線來檢測擴增產(chǎn)物的特異性。 以GhHis3（GenBank 登錄號：AF024716）為內(nèi)參基因，熒光定量數(shù)據(jù)采用2－ΔΔCt 方法計算， 用本地軟件Origin 8 生成柱狀圖。

表1 qRT-PCR 反應(yīng)引物列表Table 1 List of primer sequences for qRT-PCR

2 結(jié)果與分析

2.1 棉花SRS 基因家族成員的鑒定

利用擬南芥的10 個SRS 蛋白的氨基酸序列，通過HMMER 和BLAST 這2 種比對方法把棉花基因組中具有SRS 特征結(jié)構(gòu)域的候選基因保留下來。 結(jié)果顯示，在陸地棉基因組中共鑒定出27 個SRS基因， 在海島棉基因組中共鑒定出26 個SRS基因， 所有基因編碼的蛋白均定位在細胞核中。 對這些基因所編碼蛋白的氨基酸數(shù)量、 蛋白質(zhì)分子質(zhì)量及等電點等進行統(tǒng)計分析（表2）。 結(jié)果顯示，陸地棉中SRS 蛋白的氨基酸數(shù)量為194～433； 分子質(zhì)量為21.959～45.074 ku；等電點變化范圍比較大，其中Ghir_D13G003130編碼的蛋白等電點最大， 為8.933，Ghir_A02G018470編碼的蛋白等電點最小， 為5.197，表明陸地棉中SRS 蛋白質(zhì)從酸性到堿性都有分布。 海島棉中SRS 蛋白的氨基酸數(shù)量為195～536；分子質(zhì)量為21.944～57.555 ku；等電點變化范圍相比陸地棉較小，其中Gbar_A13G003030編 碼的蛋白等電點最大，為9.095，Gbar_D11G019330編碼的蛋白等電點最小，為6.267，表明海島棉中SRS 蛋白質(zhì)大部分為中性或堿性。

表2 陸地棉和海島棉中SRS 基因家族成員鑒定Table 2 Identification of SRS genes in G. hirsutum and G. barbadense

表2 （續(xù)）Table 2 (Continued)

2.2 棉花SRS 系統(tǒng)進化分析和保守基序分析

以53 個棉花SRS 和10 個AtSRS 氨基酸序列構(gòu)建棉花SRS 家族成員的系統(tǒng)發(fā)育樹。 如圖1A 所示，所有的SRS 可分為5 個分支，每個分支成員數(shù)量不等， 分支Ⅰ和分支Ⅱ分別有3 個和2個成員，全部來自擬南芥。 分支Ⅲ有23 個成員，2個來自擬南芥，11 個來自陸地棉，10 個來自海島棉。 分支Ⅳ有27 個成員，來自陸地棉和海島棉的各12 個，擬南芥的3 個。 分支Ⅴ有8 個成員，陸地棉和海島棉各4 個。

分析擬南芥、陸地棉和海島棉中SRS 的保守基序（圖1B），將預測到的20 種基序依次命名為基序1～20。 同一分支的蛋白序列呈現(xiàn)相似的保守基序排列方式，不同SRS 蛋白所包含的保守基序數(shù)目及種類存在差異，基序種類最少的1 個蛋白僅含有3 種基序，最多的含有15 種基序，說明不同的家族成員間可能存在功能分化。 在63 個SRS 蛋白中，基序1～4 存在于大多數(shù)SRS 蛋白，說明這些基序比較保守，可能是SRS 蛋白功能的重要元件。 基序18 出現(xiàn)了5 次，基序16 出現(xiàn)了13 次，且這2 個基序只存在于分支Ⅲ中，說明基序18 和基序16 可以作為該分支的標志序列，可能與這個分支基因的功能有關(guān)。

圖1 擬南芥、陸地棉和海島棉SRS 基因家族的系統(tǒng)進化和保守基序分析Fig. 1 Phylogenetic and conserved motif analysis of SRS genes in A. thaliana, G. hirsutum and G. barbadense

2.3 棉花SRS 基因家族成員的染色體定位和共線性分析

圖2 為基于基因坐標信息繪制的陸地棉及海島棉SRS基因家族在染色體上的分布圖。如圖所示， 陸地棉的27 個基因定位在除A04、A12、D04、D12 以外的染色體上，其中A03、A05、D02、D05 號染色體上均有2 個SRS基因，有1 個基因位于沒有拼接到染色體的scaffold。 海島棉中的24 個SRS基因也都可以定位在染色體上， 有2個基因位于沒有拼接到染色體的scaffold， 分別是Gbar_A05G043260和Gbar_D13G025970，其中A03、D02、D05 號染色體上均有2 個SRS基因。

圖2 陸地棉（A）和海島棉（B）中SRS 基因在染色體上的分布Fig. 2 Chromosomal distribution of SRS genes in G. hirsutum (A) and G. barbadense (B)

為進一步探索棉花SRS基因家族的進化關(guān)系， 對陸地棉和海島棉中SRS基因進行共線性分析。 如圖3 所示，發(fā)現(xiàn)陸地棉中無串聯(lián)重復復制，有13 對基因是直系同源，9 對基因為旁系同源。 分支Ⅲ中有5 對均為直系同源基因；分支Ⅳ中有6 對直系同源基因、7 對旁系同源基因，主要集中在A01、A03、A05、A06、D02、D05、D06 和D11、D13 號染色體上； 分支Ⅴ中有2 對直系同源基因、2 對旁系同源基因，主要在A02、A11 和D03、D11 號染色體上。 在海島棉中，同樣也沒有串聯(lián)重復復制，有11 對為直系同源基因、9 對為旁系同源基因。 分支Ⅲ中有5 對直系同源基因、2 對旁系同源基因， 集中在A07、A09 和D07、D09 號染色體上； 分支Ⅳ中有4 對直系同源基因、5 對旁系同源基因，主要集中在A01、A03、A06、A13、D01、D02、D05 和D06 染色體上；分支Ⅴ中有2 對直系同源基因、2 對旁系同源基因，主要在A02、A11、D03 和D11 號染色體上。

圖3 陸地棉（A）和海島棉（B）中SRS 基因在染色體上的共線性分析Fig. 3 Collinearity of SRS genes in G. hirsutum (A) and G. barbadense (B)

2.4 陸地棉SRS 基因家族表達模式分析

為探究陸地棉SRS基因在棉花生長發(fā)育過程中的生物學功能，利用已發(fā)表的陸地棉轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析了27 個SRS基因在不同發(fā)育時期的胚珠和纖維、 以及不同器官中的表達模式。 如圖4所示，根據(jù)表達譜中各基因在同一時期的表達量及同一基因不同時期的表達量比較分析，發(fā)現(xiàn)有13 個基因在不同發(fā)育時期的胚珠和纖維中活躍表達。其中Ghir_D05G019290基因在胚珠和纖維發(fā)育的不同時期及不同器官中均有表達，Ghir_A02G018470和Ghir_D03G001140是 同 源基因，Ghir_A02G018470基因在不同發(fā)育時期的棉花胚珠和纖維及不同組織中都有表達，相較于其他基因，該基因在花絲、花瓣、雌蕊中表達量較高；Ghir_D03G001140基因在－3～20 DPA（開花后天數(shù)，Days post anthesis） 的胚珠及在根、 莖、葉、 花托等組織中的表達量較其他SRS基因高，而在20 DPA、25 DPA 的纖維中幾乎不表達。Ghir_A08G001440基因在－3～1 DPA 胚珠的表達量相對于其他時期較高， 在20 DPA、25 DPA 的纖維和花藥、 花絲、 葉中表達量較低。 而Ghir_D08G001480和Ghir_Scaffold3053G000010在胚珠和纖維發(fā)育的20 DPA、25 DPA 和葉中表達量低，在花藥、花絲、雌蕊、萼片等器官中表達量相對較高。Ghir_A03G021640在棉花的花藥、花瓣、 花托和萼片的表達量較其他器官高，Ghir_A05G007390基因在胚珠發(fā)育初期的0 DPA和1 DPA、莖和花托中表達量高，在胚珠發(fā)育后期、 纖維發(fā)育不同時期和其他組織中表達量低。Ghir_D06G000460基因在纖維發(fā)育各個時期的表達量高于其他基因在同時期的表達量。Ghir_A13G002830基因在胚珠發(fā)育初期的－3 DPA、0 DPA、1 DPA 和3 DPA 的表達量高于其他時期。

圖4 陸地棉SRS 基因在不同器官、不同發(fā)育時期的胚珠和纖維中的表達譜Fig. 4 Expression profiles of SRS genes in different organs, ovule and fiber at different developmental stages in G. hirsutum

為進一步探究陸地棉SRS基因的生理生化及生物學功能，分析了SRS基因在多種脅迫下的表達水平變化情況。 與對照相比，Ghir_Scaffold3053G000010和Ghir_D08G001480基 因在低溫脅迫、高溫脅迫、鹽處理和干旱脅迫處理3 h 的表達量較高， 之后有所下調(diào)， 表明這2個基因參與了多種脅迫應(yīng)答。 相較于對照，Ghir_A10G019020基因在3～24 h 低溫脅迫處理下表達量較低，Ghir_A05G007390基因在鹽處理和干旱脅迫處理6 h 后表達量較高， 可能是受到外界環(huán)境刺激后才被激活。 與對照相比，Ghir_A07G012780、Ghir_D07G012950、Ghir_A11G018900和Ghir_D11G019050基因在鹽處理和干旱脅迫12 h 的樣本優(yōu)勢表達， 但Ghir_A11G018900和Ghir_D11G019050基 因 在處理24 h 的樣本中表達量下降。 與對照相比，Ghir_A08G001440基因在低溫脅迫、 鹽脅迫24 h 的樣本中表達量降低。

根據(jù)棉花SRS基因在胚珠和纖維發(fā)育不同時期的表達譜數(shù)據(jù)，從分支Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ中各篩選出2 個差異表達的SRS基因，分別為Ghir_A05G007390、Ghir_A08G001440、Ghir_D05G019290、Ghir_D06G000460、Ghir _ A02G018470、Ghir _D03G001140，利用qRT-PCR 分析其在－3 DPA、0 DPA、1 DPA、3 DPA、5 DPA、10 DPA 和20 DPA的胚珠，以及10 DPA、15 DPA 和20 DPA 纖維中的表達情況。 結(jié)果如圖6 所示，qRT-PCR 的結(jié)果與轉(zhuǎn)錄組學數(shù)據(jù)分析的結(jié)果相似：來自分支Ⅲ的Ghir_A05G007390和Ghir_A08G001440基 因在胚珠發(fā)育初期的表達量略高于胚珠發(fā)育后期和纖維發(fā)育時期；來自分支Ⅳ的Ghir_D05G019290基因在胚珠和纖維發(fā)育的不同時期都有表達，其中在0 DPA 胚珠中表達量最高， 在15 DPA 和20 DPA 纖維中的表達量高于10 DPA 纖維；Ghir_D06G000460基因在20 DPA 纖維的表達量低于在其他時期纖維的表達量； 來自分支Ⅴ的Ghir_A02G018470基因在整個胚珠發(fā)育時期都有表達；Ghir_D03G001140基因在20 DPA 纖維中的表達量低于其在其他時期胚珠及纖維中的表達量。以上結(jié)果表明部分SRS基因在棉花胚珠和纖維發(fā)育的不同時期都有表達，可能參與調(diào)控相關(guān)的生長發(fā)育過程。

圖6 陸地棉SRS 基因在胚珠和纖維不同發(fā)育時期的相對表達量Fig. 6 Relative expression level of cotton SRS genes in the ovule and fiber at the different developmental stages

3 討論

棉花基因組測序的完成為加速棉花基因功能的研究奠定了基礎(chǔ)。 近幾年，調(diào)控棉花開花[38-40]、產(chǎn)量形成和纖維品質(zhì)[41-43]等基因的研究被相繼報道。SRS基因家族是植物中特有的轉(zhuǎn)錄因子[2]，在調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育和逆境響應(yīng)中發(fā)揮重要作用，該家族基因已有部分成員的功能在擬南芥[8-10]、玉米[14，44]、楊樹[22]、小立碗蘚[45]等植物中被挖掘，但棉花中尚未見相關(guān)報道。 本文基于棉花基因組數(shù)據(jù)[24,46]，采用生物信息學方法對棉花SRS基因家族成員進行鑒定， 對其蛋白質(zhì)基序、系統(tǒng)進化關(guān)系及其在胚珠、纖維不同發(fā)育時期和不同組織中的表達模式等進行分析。

從陸地棉和海島棉中分別鑒定了27 和26個SRS基因，進化分析顯示位于同一進化樹分支的成員具有相似的保守基序，表明他們可能具有相似的進化關(guān)系或功能（圖1）。 例如：21 個棉花SRS基因與擬南芥LRP1和SRS6來自同一分支，LRP1和SRS6在根和花中活躍表達[15]，并且LRP1可以通過調(diào)節(jié)生長素水平來影響側(cè)根發(fā)育[2，5]，推測棉花中的同源基因可能發(fā)揮類似的生物學功能。 大多數(shù)SRS基因中都含有基序1～4，表明這4 個基序可能是SRS基因家族成員發(fā)揮正常功能所必需的元件（圖1B）。 大部分棉花SRS基因都比來自擬南芥的同源基因多了幾個額外的基序， 在A10 和D10 號染色體上的基因比擬南芥SRS6多了基序18 和基序20，A03、D02 和A13、D13 號染色體上的基因比擬南芥SRS3多了基序9、14、17、20。 另外，基序16 和基序18 只存在于分支Ⅲ中， 表明這些基序可能與基因特有的功能相關(guān)。

SRS基因在陸地棉中的表達模式存在差異，說明這些基因可能參與不同的生物學過程或發(fā)揮不同的生物學功能。對陸地棉SRS基因在胚珠和纖維發(fā)育不同時期、不同組織的表達模式分析發(fā)現(xiàn)（圖4），除了Ghir_D03G001140和Ghir_D05G019290基因外， 其他基因在葉片中幾乎不表達，這與之前擬南芥、水稻中的研究結(jié)果一致。一些擬南芥SRS基因在花和根中高表達，但在葉片中不表達[2，15]。 水稻OsSHI1在根和穗中檢測到較高表達量，但在葉片中未檢測到[18]。 研究表明，LRP1 可能在擬南芥早期側(cè)根發(fā)育過程中與SHI/STY 共同參與生長素介導的發(fā)育調(diào)控[4-5]，并且LRP1和SRS6基因在花中均有表達， 可能也在開花時間的調(diào)節(jié)上發(fā)揮重要作用[2，8]。Ghir_D08G001480和Ghir_Scaffold3053G000010基因是LRP1和SRS6的同源基因， 在胚珠發(fā)育初期的－3 DPA、0 DPA、1 DPA 和3 DPA 階段表達量低，在花藥、花絲、雌蕊、萼片等組織中表達量相對較高，此外在低溫脅迫、高溫脅迫、鹽處理和干旱脅迫處理中均有響應(yīng)（圖5），推測這2 個基因不僅參與脅迫響應(yīng)還可能參與開花等植物發(fā)育過程的調(diào)控。

圖5 陸地棉SRS 基因在多種脅迫處理下的表達Fig. 5 Expression profile of SRS genes under various abiotic stresses in G. hirsutum

4 結(jié)論

本研究在陸地棉和海島棉中分別鑒定出27個和26 個SRS基因， 系統(tǒng)進化分析將其劃分為3 個分支，不同分支都具有相似的保守基序。共線性分析顯示棉花SRS基因家族中存在大量的同源基因。大部分SRS基因在胚珠發(fā)育初期表達量較高，一些基因也參與多種非生物脅迫響應(yīng)。 以上結(jié)果為進一步探究SRS基因在棉花中的生物學功能特性奠定了基礎(chǔ)并提供理論依據(jù)，但在調(diào)控棉花生長發(fā)育過程中的分子機制還需要進一步研究。