谷子TGA轉(zhuǎn)錄因子家族全基因組鑒定與分析

高 倩 ，秦迎迎 ，楊致榮

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 基礎(chǔ)部，山西 太谷 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，山西 太谷 030801）

谷子（Setaria italica）起源于我國，是我國重要 的雜糧作物之一，在漫長的中國北方旱地農(nóng)耕文明歷史中占有重要地位。谷子屬于1年生草本植物，是典型的二倍體禾本科作物（2n＝18），因其抗旱、耐貧瘠、適應(yīng)性廣等特性，在當(dāng)前的種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中起著重要作用。谷子脫殼后稱為小米，是重要的健康保健食品，不僅營養(yǎng)價(jià)值豐富，而且可以改善慢性消化系統(tǒng)疾病[1-3]。最新研究也發(fā)現(xiàn)，小米群體代謝組與抗炎活性之間具有一定的關(guān)聯(lián)性，為小米作為藥食同源的食材和服務(wù)大健康產(chǎn)業(yè)提供了理論支撐[4]。

近年來，植物中越來越多的轉(zhuǎn)錄因子（Transcription factor，TF）被發(fā)現(xiàn)與研究。轉(zhuǎn)錄因子能夠與靶基因啟動(dòng)子上的順式作用元件相互作用，激活或抑制下游靶基因表達(dá)，在植物生長發(fā)育以及脅迫響應(yīng)過程中具有關(guān)鍵功能[2-3,5]。堿性亮氨酸拉鏈（Basic region/leucine zipper，bZIP）轉(zhuǎn)錄因子參與植物的生長發(fā)育、病原防御、高溫以及干旱脅迫應(yīng)答等生物和非生物脅迫反應(yīng)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)和功能被分為A、B、C、D、E、F、G、H、I和S共10個(gè)亞族[1,6]。TGA（TGACG motif-binding factor）轉(zhuǎn)錄因子屬于bZIP轉(zhuǎn)錄因子家族中的D亞族[6]，含有堿性區(qū)域（Basic region）和亮氨酸拉鏈（Leucine-zipper region）功能域[7]，能夠特異性地與TGACG激活序列（Activation sequence 1，as-1）結(jié)合來調(diào)控下游靶基因的表達(dá)，參與防御病害和生理生長2種不同進(jìn)程[7-9]。TGA首先在煙草中被發(fā)現(xiàn)和克隆[10]，之后在 擬 南 芥[5,11]、玉 米[9]、水 稻[12]、大 豆[13]、大 麥[14]等 植物中被發(fā)現(xiàn)和研究。在擬南芥中，TGA家族基因有10個(gè)成員，分為Ⅰ～Ⅴ共5個(gè)亞組[5,11]，含有1～3個(gè)基因，其中亞組Ⅰ、亞組Ⅱ和亞組Ⅲ成員參與擬南芥響應(yīng)水楊酸（Salicylic acid，SA）調(diào)控植株的抗病反應(yīng)，亞組I、亞組Ⅱ和亞組Ⅴ成員參與花器官的發(fā)育過程，TGA8/PAN在擬南芥根尖靜止中心細(xì)胞中表達(dá)，與亞組Ⅱ的成員共同調(diào)控根的生長發(fā)育，在干細(xì)胞群動(dòng)態(tài)平衡、細(xì)胞氧化還原動(dòng)態(tài)平衡、植株抵抗病菌和光合作用中共同發(fā)揮作用[5]。在玉米葉的生長過程中，bZIP家族D亞族的Liguleless2基因能夠定位玉米葉片和葉鞘的邊界[9]?？碌は嫉萚13]研究發(fā)現(xiàn)，在大豆中，GmTGA26可以調(diào)控下游的一系列脅迫響應(yīng)基因，在很大程度上增強(qiáng)植株的耐鹽能力。連梓伊等[12]和李歡鵬等[14]研究發(fā)現(xiàn)，水稻和大麥中TGA轉(zhuǎn)錄因子與擬南芥類似，能夠響應(yīng)SA調(diào)控的抗病反應(yīng)，從而提高植株抗病性[15-18]。然而，目前在谷子中有關(guān)TGA家族基因成員及其功能的研究未見報(bào)道。

谷子具有基因組?。?30 Mb）、自花授粉、生長周期短等特點(diǎn)，已經(jīng)逐漸成為C4禾谷類模式植物[19]。本研究通過以谷子超早熟突變體xiaomi為研究對(duì)象，對(duì)谷子的TGA家族基因（SiTGAs）進(jìn)行全基因組鑒定和初步預(yù)測分析，旨在為進(jìn)一步研究谷子TGA轉(zhuǎn)錄因子的生物學(xué)功能提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 谷子TGA家族基因序列鑒定及其理化性質(zhì)分析

在擬南芥數(shù)據(jù)庫TAIR（https://www.arabidopsis.org/）中搜索獲得擬南芥TGA的氨基酸序列，之后在谷子xiaomi數(shù)據(jù)庫MDSi:Multi-omics Database forSetaria italica（http://foxtail-millet.biocloud.net/home）中利用BlastP篩選xiaomi的TGA基因，篩選參數(shù)為score value≥100，e-value≤1×10-10，并利用Pfam（http://pfam.xfam.org/）對(duì)得到的氨基酸序列進(jìn)行結(jié)構(gòu)域驗(yàn)證。最后利用EXPASY-ProtParam在線工具（https://web.expasy.org/protparam/）預(yù)測谷子TGA基因家族成員蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的理化性質(zhì)，包括氨基酸的數(shù)目、相對(duì)分子質(zhì)量、等電點(diǎn)等，使用PSORT Prediction（http://psort1.hgc.jp/form.html）在線網(wǎng)站進(jìn)行亞細(xì)胞定位，預(yù)測TGA家族蛋白質(zhì)的表達(dá)位置。

1.2 谷子TGA家族基因的染色體定位

根據(jù)MDSi數(shù)據(jù)庫中xiaomi基因組文件（.gff格式）中的注釋信息，使用TBtools軟件提取谷子TGA家族基因在染色體上的位置信息，并對(duì)其進(jìn)行可視化分析。

1.3 谷子TGA家族基因蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)

將谷子TGA家族基因蛋白的氨基酸序列提交至SOPMA在線網(wǎng)站（http://www.prabi.fr/），分析其蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)。

1.4 谷子TGA家族基因的系統(tǒng)進(jìn)化樹構(gòu)建

使用Phytozome在線網(wǎng)站（https://phytozome.jgi.doe.gov/pz/portal.html）和甘蔗基因組數(shù)據(jù)庫（http://sugarcane.zhangjisenlab.cn/sgd/html/downl oad.html），以TGA為關(guān)鍵詞，搜索并下載水稻、高粱和甘蔗TGA家族成員的氨基酸序列。使用MEGA 7.0軟件中的Align by ClustalW程序?qū)茸雍蛿M南芥、水稻、高粱、甘蔗TGA基因家族成員的氨基酸序列進(jìn)行多重比對(duì)，并采用鄰接法（Neighbor-Joining，NJ）構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹，Bootstrap參數(shù)設(shè)置為1000。

1.5 谷子TGA家族的基因結(jié)構(gòu)分析

分析并整理xiaomi基因組信息（.gff格式），在Gene Structure Display Server（GSDS,http://gsds.cbi.pku.edu.cn/）在線軟件中選擇.gff模式進(jìn)行TGA家族基因結(jié)構(gòu)圖的繪制。

1.6 谷子TGA家族基因保守基序及保守結(jié)構(gòu)域分析

將谷子TGA家族基因成員的蛋白序列提交至MEME在線軟件（https://meme-suite.org/meme/tools/meme），預(yù)測其保守基序，輸出MAST MXL文件后，使用TBtools的MEME/MAST motif pattern redrawer功能進(jìn)行可視化處理，繪制TGA家族基因Motif示意圖。使用NCBI-CDD數(shù)據(jù)庫（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/bwrpsb/bwrpsb.cgi）的Batch-CD-Search功能進(jìn)行批量查詢，確定谷子TGA家族基因成員氨基酸序列的保守結(jié)構(gòu)域，再利用TBtools軟件進(jìn)行可視化分析。

1.7 谷子TGA家族基因啟動(dòng)子分析

利用MDSi數(shù)據(jù)庫獲得谷子TGA家族基因的啟動(dòng)子區(qū)域（ATG上游的2000 bp序列），將其提交至在線數(shù)據(jù)庫PlantCARE（http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/），分析并確定谷子TGA家族基因啟動(dòng)子區(qū)順式作用元件，使用TBtools軟件對(duì)其進(jìn)行可視化分析。

1.8 谷子TGA家族基因表達(dá)分析

利用MDSi數(shù)據(jù)庫中獲取谷子TGA家族基因不同時(shí)期不同組織中的表達(dá)數(shù)據(jù)，將其提交至Heatmapper（http://www.heatmapper.ca/expression/）在線軟件中，分析并繪制TGA家族基因特異的組織表達(dá)熱圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 谷子TGA家族基因成員的鑒定及其理化性質(zhì)分析

通過同源比對(duì)，在谷子xiaomi中共鑒定到16個(gè)TGA家族基因成員，根據(jù)其在染色體上的排布，命名為SiTGA1～SiTGA16（圖1），對(duì)應(yīng)的基因名稱及其理化性質(zhì)如表1所示。SiTGAs在谷子的9條染色體上均有分布，SiTGA1、SiTGA14、SiTGA15、SiTGA16分別分布于1、7、8號(hào)和9號(hào)染色體上；SiTGA2-4、SiTGA9-11分別分布于2號(hào)和5號(hào)染色體上；SiTGA5-6、SiTGA7-8、SiTGA12-13則分別分布于3、4號(hào)和6號(hào)染色體上（圖1）。

圖1 谷子TGA基因家族成員染色體定位Fig.1 Chromosome localization of TGA gene family members in Setaria italica

對(duì)谷子TGA家族基因理化性質(zhì)進(jìn)行分析可知（表1），谷子TGA家族基因成員的基因序列長度為1906（SiTGA5）～8823 bp（SiTGA2），CDS序列長度996～1617 bp；蛋白質(zhì)分子質(zhì)量為36562.32～58030.21 u；蛋白質(zhì)等電點(diǎn)范圍為6.18（SiTGA10）～9.25（SiTGA8），其中堿性蛋白8個(gè)，酸性蛋白8個(gè)。

從表2可以看出，谷子TGA基因家族蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)中，α-螺旋為主要結(jié)構(gòu)，占比為49.59%～68.88%；無規(guī)卷曲次之，占比為22.39%～41.98%；β-折疊和直鏈延伸占比較少，僅為1.45%～6.15%和4.45%～9.94%。對(duì)谷子TGA家族基因成員進(jìn)行亞細(xì)胞定位預(yù)測可知（表1），SiTGA9定位在質(zhì)膜表達(dá)，SiTGA13定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜表達(dá)，其他的14個(gè)谷子TGA家族基因成員都定位于細(xì)胞核內(nèi)，這與其主要作為轉(zhuǎn)錄因子發(fā)揮作用一致。

表1 谷子TGA基因家族的基本信息Tab.1 Basic information of TGA gene family in Setaria italica

表2 谷子TGA基因家族成員二級(jí)結(jié)構(gòu)占比Tab.2 Proportion of secondary structure of TGA gene family members in Setaria italica %

2.2 谷子TGA家族基因成員系統(tǒng)進(jìn)化及基因結(jié)構(gòu)分析

為了研究谷子TGA家族基因的進(jìn)化關(guān)系，對(duì)擬南芥的10個(gè)AtTGAs、水稻的15個(gè)OsbZIPs、高粱的22個(gè)TGA家族基因成員（Sobic.001G243800～Sobic.010G192432）、甘蔗的3個(gè)TGA家族基因成員（Sof008184、Sof001897、Sof009733）和 谷 子 的16個(gè)SiTGAs進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化樹的構(gòu)建，結(jié)果如圖2所示，谷子SiTGAs家族種間進(jìn)化樹可分為6個(gè)亞組，分別是亞組Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ，其中SiTGA1、SiTGA2、SiTGA3、SiTGA8屬 于 第Ⅰ亞 組，與AtTGA10聚為一支，與第Ⅱ亞組的SiTGA6、SiTGA11、SiTGA13、SiTGA15聚為一支；SiTGA4、SiTGA5、SiTGA9、SiTGA10、SiTGA16隸屬于第Ⅳ亞組，其中SiTGA10與OsbZIP08聚為一支；亞組Ⅳ與亞組Ⅲ的SiTGA7聚為一支；亞組Ⅴ的SiTGA14和亞組Ⅵ的SiTGA12聚為一支。整體來看，谷子與高粱的親緣關(guān)系最近。

圖2 擬南芥、水稻、高粱、甘蔗和谷子中TGA基因家族的系統(tǒng)進(jìn)化分析Fig.2 Phylogenetic analysis of TGA gene family in Arabidopsis thaliana，Oryza sativa，Sorghum bicolor，Saccharum officinarum，and Setaria italica

對(duì)谷子TGA家族基因成員的基因結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示（圖3），全部基因呈現(xiàn)斷裂基因特征，均包含有外顯子和內(nèi)含子；16個(gè)SiTGAs基因結(jié)構(gòu)存 在 一 定 的 差 異，SiTGA1、SiTGA5、SiTGA9、SiTGA12、SiTGA13、SiTGA15基因結(jié)構(gòu)中不含有5′和3′端非編碼區(qū)（UTR），其余的SiTGAs均含有非 編 碼 區(qū)，其 中SiTGA4、SiTGA6、SiTGA11、SiTGA14、SiTGA16含有2～3個(gè)5′端非編碼區(qū)（UTR），SiTGA8含有2個(gè)3′端非編碼區(qū)（UTR）。各基因的外顯子數(shù)目有7～12個(gè)不等，SiTGA11、SiTGA13、SiTGA15的外顯子數(shù)目較多，分別有12個(gè)，而SiTGA12的外顯子僅有7個(gè)。

圖3 谷子TGA家族基因成員基因結(jié)構(gòu)Fig.3 Gene structure map of TGA gene family members in Setaria italica

2.3 谷子TGA家族基因成員保守基序及保守結(jié)構(gòu)域分析

為了進(jìn)一步了解谷子TGA家族基因成員的可能發(fā)揮的功能，對(duì)其保守基序和保守結(jié)構(gòu)域進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（圖4），除SiTGA2不含有Motif 7基序，其余SiTGAs都含有Motif 1～Motif 7。Motif 8基序?yàn)閬喗MⅠ和亞族Ⅱ所特有；Motif 9和Motif 10基序?yàn)閬喗MⅣ所特有，說明Motif 8～Motif 10這3種基序在進(jìn)化中分化程度很低，這可能是SiTGAs不同亞組在不同生理過程中發(fā)揮作用的重要原因。

圖4 谷子TGA家族基因成員保守基序（左）和保守結(jié)構(gòu)域（右）分析Fig.4 Analysis of conserved motifs（left）and conserved domains（right）of TGA gene family members in Setaria italica

谷子TGA家族基因成員共包含4個(gè)保守結(jié)構(gòu)域：DOG1、bZIP-HBP1b-like、bZIP superfamily和PHA03418 superfamily，每個(gè)SiTGAs都含有2～3個(gè)保守結(jié)構(gòu)域。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，16個(gè)SiTGAs都含有DOG1結(jié)構(gòu)域，DOG1結(jié)構(gòu)域能夠高度特異性地控制種子休眠，推測谷子TGA家族基因成員能夠特異性地調(diào)控種子休眠。只有SiTGA1含有PHA03418 superfamily結(jié)構(gòu)域，推測SiTGA1有不同于其余SiTGAs的功能。SiTGA7、SiTGA10、SiTGA13、SiTGA14、SiTGA15都含有bZIP_HBP 1b-like和DOG1保守結(jié)構(gòu)域。SiTGA4、SiTGA5、SiTGA9、SiTGA16所含保守結(jié)構(gòu)域的位置相似，推測它們具有相似的生物學(xué)功能。亞族Ⅰ成員除SiTGA1外其余3個(gè)都含有相同的保守結(jié)構(gòu)域，亞族Ⅳ除SiTGA10外保守結(jié)構(gòu)域的種類也相同，說明谷子TGA家族基因不同亞族間成員的保守結(jié)構(gòu)域具有保守性。

2.4 谷子TGA家族基因成員啟動(dòng)子序列分析

為了更深入地了解谷子SiTGAs的潛在功能，利用PlantCARE網(wǎng)站對(duì)SiTGAs的啟動(dòng)子順式作用元件進(jìn)行分析，共鑒定出17類順式作用元件，結(jié)果如圖5所示。

圖5 谷子TGA家族基因成員啟動(dòng)子順式作用元件Fig.5 Cis-acting elements of TGA gene family member promoter in Setaria italica

從圖5可以看出，谷子TGA家族基因各成員具有順式作用元件類型的數(shù)量為4（SiTGA7）～11（SiTGA1）個(gè)。所有的谷子TGA家族基因成員都有光反應(yīng)元件和赤霉素反應(yīng)元件，推測SiTGAs基因的表達(dá)受到光誘導(dǎo)的調(diào)節(jié)，而且在赤霉素響應(yīng)中也發(fā)揮著作用。大多數(shù)SiTGAs啟動(dòng)子中含有水楊酸響應(yīng)元件、ABA響應(yīng)元件、干旱誘導(dǎo)元件，說明SiTGAs參與谷子的抗病性和抗逆性調(diào)控。除此之外，根特異的響應(yīng)元件只存在于SiTGA1啟動(dòng)子中，推測SiTGA1參與根分化過程的調(diào)控；生物鐘調(diào)控元件只存在于SiTGA2中，推測該基因可能參與晝夜節(jié)律的調(diào)控；SiTGA11、SiTGA13有細(xì)胞周期調(diào)控元件，這2個(gè)基因可能參與細(xì)胞周期的調(diào)控。

2.5 谷子TGA家族基因成員表達(dá)分析

為了探究SiTGAs在谷子生長發(fā)育過程中是如何發(fā)揮功能的，根據(jù)其在谷子不同組織以及發(fā)育不同時(shí)期的表達(dá)模式，繪制了基因表達(dá)熱圖如圖6所示，SiTGA7在花序中有較高的表達(dá)量；SiTGA3和SiTGA5表達(dá)模式比較類似，在萌發(fā)3 d的籽粒、未成熟小穗期和未成熟籽粒期表達(dá)量較高；除SiTGA3、SiTGA5、SiTGA7以外，其余的13個(gè)基因都在灌漿期根中有較高的表達(dá)。除此之外，SiTGA10在灌漿期穗頸節(jié)間和成熟后的籽粒中表達(dá)量較高，SiTGA15在萌發(fā)3 d的籽粒中表達(dá)量較高，SiTGA9、SiTGA2、SiTGA14、SiTGA1、SiTGA8、SiTGA4、SiTGA16在谷子灌漿期表達(dá)量較高。

圖6 谷子TGA家族基因組織表達(dá)模式Fig.6 Tissue expression pattern of TGA gene family in Setaria italica

3 結(jié)論與討論

本研究以谷子超早熟材料xiaomi為研究對(duì)象，通過與擬南芥中的TGA家族基因的同源比對(duì)，篩選得到了谷子的16個(gè)SiTGAs。通過系統(tǒng)進(jìn)化分析發(fā)現(xiàn)，SiTGA1、SiTGA2、SiTGA3、SiTGA8和擬南芥的AtTGA10聚在Ⅰ亞組，這4個(gè)SiTGAs的保守基序和保守結(jié)構(gòu)域總體較為相似，但是也有一些差異，其中SiTGA2中缺少M(fèi)otif 7，SiTGA1缺少非編碼區(qū)且特有PHA03418 superfamily保守結(jié)構(gòu)域。AtTGA10具有調(diào)控植株抗病和花器官發(fā)育的雙重作用[20-21]，而組織表達(dá)結(jié)果顯示，只有SiTGA3在未成熟的小穗和籽粒中表達(dá)量較高，其余3個(gè)SiTGAs在灌漿期尤其是灌漿期根中表達(dá)量較高，說明其功能與擬南芥中不完全相同，在谷子根的生長發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用。

亞組Ⅱ成員SiTGA6、SiTGA11、SiTGA13和SiTGA15的保守基序種類相同，但SiTGA13、SiTGA15不含有非編碼區(qū)；SiTGA6和SiTGA11含有bZIP superfamily保守結(jié)構(gòu)域，而SiTGA13和SiTGA15含有bZIP_HBP1b-like結(jié)構(gòu)域。該亞組成員主要在灌漿期根部表達(dá)，推測其在谷子根發(fā)育中發(fā)揮重要作用。SiTGA15在萌發(fā)3 d的籽粒中表達(dá)也較高，說明其也參與調(diào)控籽粒萌發(fā)過程。同源基因OsbZIP79可影響萜類植保素積累從而調(diào)控水稻的抗病性[22]，推測該亞組成員參與谷子的抗病性。

SiTGA7和AtTGA8以及OsbZIP47聚為亞組Ⅲ的一支，PAN/AtTGA8是花器官發(fā)育的調(diào)節(jié)因子[23-24]，也是莖尖分生組織的控制中心，調(diào)控莖尖分生組織的大小以及花原基的數(shù)目等[25]，DE LUIS BALAGUER等[26]和HU等[11]研究還發(fā)現(xiàn)，PAN/AtTGA8在擬南芥根尖靜止中心細(xì)胞中表達(dá)，與AtTGA2、AtTGA5和AtTGA6共同調(diào)控根的生長發(fā)育，在干細(xì)胞群動(dòng)態(tài)平衡、細(xì)胞氧化還原動(dòng)態(tài)平衡、植株抵抗病菌以及光合作用中共同發(fā)揮功能，OsbZIP47在水稻籽粒的粒質(zhì)量、粒寬的決定中發(fā)揮作用[22]。組織表達(dá)結(jié)果也顯示，SiTGA7在枝梗分化期的花序中表達(dá)量較高，因此推測，SiTGA7在谷子花器官發(fā)育，莖尖、芽尖分生組織調(diào)控以及根尖干細(xì)胞群維持中起著重要作用，是花器官發(fā)育過程中的調(diào)節(jié)因子，同時(shí)還在決定谷子籽粒的粒質(zhì)量、粒寬的過程中發(fā)揮作用。

SiTGA4、SiTGA5、SiTGA9、SiTGA10、SiTGA16與擬南芥TGA家族成員AtTGA2、AtTGA5、AtTGA6、AtTGA9和水稻TGA家族成員OsbZIP03、OsbZIP08、OsbZIP28、OsbZIP63聚在Ⅳ亞組，其中SiTGA5和SiTGA9不含有非編碼區(qū)。SiTGA5比同一亞組中其他的SiTGAs缺少M(fèi)otif 10，與同一亞組其他成員主要表達(dá)在灌漿期不同，SiTGA5主要表達(dá)于未成熟的小穗和籽粒。SiTGA9在灌漿期和未成熟的小穗和籽粒中均有較高表達(dá)，而在成熟后籽粒中表達(dá)極低。SiTGA10有bZIP_HBP1b-like保守結(jié)構(gòu)域而不含有bZIP superfamily結(jié)構(gòu)域，除在灌漿期根的表達(dá)量較高外在成熟后的籽粒中也有較高的表達(dá)。擬南芥AtTGA2、AtTGA5、AtTGA6不僅是水楊酸和茉莉酸/乙烯誘導(dǎo)的抗病反應(yīng)所必需的，而且參與了UV-B脅迫的耐受反應(yīng)，AtTGA9參與調(diào)控?cái)M南芥抗病反應(yīng)和花器官的發(fā)育過程[27-29]，水稻中OsbZIP08參與調(diào)控水稻的低溫抗逆[30]，OsbZIP03也在水稻耐鹽、耐旱、耐熱中發(fā)揮作用[22]，OsbZIP28在稻瘟病菌侵染應(yīng)答中發(fā)揮重要作用[22]，因此推測亞組Ⅳ的谷子TGA家族成員主要參與調(diào)控谷子的抗逆反應(yīng)。

SiTGA14和擬南芥TGA家族的AtTGA1、AtTGA3、AtTGA4、AtTGA7以及水稻的TGA家族基因成員OsbZIP37聚在第Ⅴ亞組，這4個(gè)擬南芥成員參與水楊酸調(diào)控的植株的抗病反應(yīng)[15-18]，AtTGA1、AtTGA4和AtTGA7還參與了擬南芥花器官的發(fā)育過程[31-33]，OsbZIP37參與萜類植保素積累來抵御脅迫[22]，推測SiTGA14參與谷子中水楊酸調(diào)控的抗病反應(yīng)和花器官的發(fā)育。第Ⅵ亞組的SiTGA12主要在灌漿期根中表達(dá)，推測其在谷子灌漿期根的生長發(fā)育過程中發(fā)揮功能。

通過對(duì)谷子TGA基因家族的表達(dá)模式進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)SiTGAs在種子萌發(fā)期、灌漿期、枝梗分化期以及小穗和籽粒發(fā)育時(shí)期都有表達(dá)，說明谷子TGA家族基因在谷子生長發(fā)育中發(fā)揮著重要的功能。除了SiTGA3、SiTGA5、SiTGA7以外其他13個(gè)基因都在灌漿期根部有很高的表達(dá)，說明SiTGAs在谷子根的生長發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用。

本研究通過生物信息學(xué)方法對(duì)谷子TGA家族基因進(jìn)行了全基因組鑒定，共鑒定出16個(gè)SiTGAs，對(duì)這些基因進(jìn)行了生物信息學(xué)分析，結(jié)果顯示谷子TGA家族基因與高粱TGA家族基因的親緣關(guān)系最近，且親緣關(guān)系相近的SiTGAs其蛋白質(zhì)理化性質(zhì)、基因結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域具有保守性。結(jié)合TGA家族基因成員的進(jìn)化關(guān)系及SiTGAs在谷子中的表達(dá)模式結(jié)果可知，谷子TGA家族基因在調(diào)控谷子的抗逆反應(yīng)，花器官發(fā)育，莖尖、芽尖分生組織調(diào)控以及根尖干細(xì)胞維持中起著重要作用。本研究結(jié)果為深入研究TGA轉(zhuǎn)錄因子在谷子生長發(fā)育和脅迫響應(yīng)過程中的生物學(xué)功能提供了參考。