谷子PHR 家族基因的生物信息學(xué)及表達(dá)模式分析

吳年隆，舒 軍，王嘯旗，張 銀，韓淵懷，趙雄偉，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；3.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷 030801）

磷（P）是植物生長(zhǎng)、發(fā)育和代謝所必需的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素之一[1]，植物主要通過(guò)根系從土壤溶液中吸收無(wú)機(jī)磷[2]。然而，磷在酸性和堿性土壤中磷易與鐵、鈣、鋁等離子反應(yīng)，生成難溶性磷[3]，不利于植物吸收和同化。在農(nóng)作物的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，需過(guò)量施用磷肥以彌補(bǔ)土壤中有效磷，但此過(guò)程會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，利用分子生物學(xué)手段挖掘解析植物磷高效利用的分子機(jī)制，對(duì)磷缺乏土壤的可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。

植物為了適應(yīng)低磷生態(tài)環(huán)境，進(jìn)化出一套復(fù)雜的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，其中與磷酸鹽吸收轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)成員中最重要的有PHR1（Phosphate Starvation Response1）、IPS1（Induced by Phosphate Starvation1）、miR399（microRNA399）、PHO2（Phosphate2）和PT（Phosphate Transport）[4-5]。在這個(gè)復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中，PHR 蛋白是植物磷調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的重要轉(zhuǎn)錄因子，在磷酸鹽饑餓誘導(dǎo)下起著重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控作用[6]。目前，擬南芥、水稻、玉米等多個(gè)物種已在相應(yīng)的全基因組水平上鑒定了PHR 家族基因[7-9]，其中，擬南芥的AtPHR1 基因功能缺失會(huì)重塑膜脂代謝、初級(jí)代謝和次生代謝以及光合作用等，從而影響到擬南芥根冠的生長(zhǎng)速率和花青素的積累等生理過(guò)程[10]；水稻中含有MYB-CC 型結(jié)構(gòu)域的基因OsPHR1、OsPHR2 和OsPHR3，其中任意一個(gè)基因功能的缺失都會(huì)抑制水稻根毛的伸長(zhǎng)[4]，進(jìn)而影響植物對(duì)磷酸鹽的有效吸收。

谷子（Setaria italica，2n＝18）是起源于我國(guó)的一個(gè)古老作物，廣泛栽培于歐亞大陸的溫帶和熱帶地區(qū)[11]，具有突出的抗旱、耐瘠薄和高光效等特性，已發(fā)展為旱生C4 禾谷類模式作物[12]。為了挖掘谷子耐低磷的優(yōu)異基因，本研究基于已經(jīng)公布的谷子全基因組序列[13]，利用生物信息學(xué)方法鑒定了谷子基因組中PHR 基因家族成員，并對(duì)其基因結(jié)構(gòu)、順式作用元件、基因表達(dá)模式等進(jìn)行了分析，以進(jìn)一步探究谷子、水稻、高粱、玉米和擬南芥PHR 基因家族的進(jìn)化關(guān)系，為谷子PHR 基因的耐低磷調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究提供一定的理論參考。

1 材料和方法

1.1 谷子PHR 基因家族成員的鑒定及其蛋白理化性質(zhì)分析

以功能已知的水稻OsPHR1[4]轉(zhuǎn)錄因子的蛋白序列為靶標(biāo)序列，在水稻基因組中進(jìn)行同源序列比對(duì)（同源性P＜10e-10），得到水稻所有OsPHR 基因后，在利用hmmbuild 軟件對(duì)檢索到的水稻OsPHR基因建立HMM 模型[14]，然后在谷子基因組數(shù)據(jù)中搜索同源基因，下載谷子PHR 家族基因的蛋白序列和編碼序列。利用在線網(wǎng)站Pfam（http://pfam.xfam.org/）進(jìn)行結(jié)構(gòu)域分析，手動(dòng)去除不含MYB-CC 結(jié)構(gòu)域的序列。最后利用在線網(wǎng)站ExPASy（https://web.expasy.org/protparam/）分析谷子SiPHR 基因的分子量、氨基酸長(zhǎng)度和等電點(diǎn)等蛋白理化性質(zhì)。

1.2 SiPHR 基因家族成員的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系分析

從Phytozome 數(shù)據(jù)庫(kù)（https://phytozome.jgi.doe.gov/pz/portal.html）下載水稻（Oryza sativa）、高粱（Sorghum bicolor）和擬南芥（Arabidopsis thaliana）PHR 家族基因的蛋白序列，從NCBI 數(shù)據(jù)庫(kù)（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/）下載玉米（Zea mays）的PHR家族基因的蛋白序列。利用MEGA 7.0 軟件[15]對(duì)谷子、水稻、高粱、玉米和擬南芥的PHR 家族基因的蛋白序列進(jìn)行同源多序列比對(duì)，并采用鄰接法（NJ）構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，Bootstrap 值為1 000。

1.3 SiPHR 基因家族成員的保守結(jié)構(gòu)域和基因結(jié)構(gòu)分析

使用在線網(wǎng)站MEME（http：//meme-suite.org/tools/meme）預(yù)測(cè)SiPHR 基因的保守基序，Motif（基序）數(shù)設(shè)置為10 個(gè)，并使用在線網(wǎng)站SMART（http://smart.embl-heidelberg.de/）預(yù)測(cè)Motif 的類型；最后，基于谷子基因組注釋，在TBtools 軟件[16]上繪制基因結(jié)構(gòu)。

1.4 SiPHR 基因家族成員的啟動(dòng)子順式作用元件分析

啟動(dòng)子在調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)方面有著重要的作用。為了了解谷子SiPHR 基因可能存在的調(diào)控和響應(yīng)機(jī)制，在Phytozome 數(shù)據(jù)庫(kù)上下載谷子PHR 家族各基因上游1 500 bp 的基因組序列，然后遞交至PlantCARE 在線網(wǎng)站上（http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/），并進(jìn)行啟動(dòng)子順式作用元件分析，最后使用TBtools 軟件[16]進(jìn)行可視化操作。

1.5 SiPHR 基因家族成員的組織表達(dá)分析

根據(jù)Phytozome 數(shù)據(jù)庫(kù)（https://phytozome.jgi.doe.gov）下載谷子PHR 基因轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，分別對(duì)葉、芽、穗和根中基因表達(dá)進(jìn)行分析。利用Heatmapper（http://www2.heatmapper.ca/）在線網(wǎng)站繪制熱圖。

1.6 低磷脅迫下根中SiPHR 基因家族成員的差異表達(dá)分析

為了進(jìn)一步篩選根中響應(yīng)低磷誘導(dǎo)的SiPHR基因，本研究采用實(shí)時(shí)熒光定量方法（qRT-PCR）檢測(cè)SiPHR 基因在低磷條件下的表達(dá)量。從前期研究中篩選出來(lái)的耐低磷品種B376[17]，使用水培法[18]對(duì)萌發(fā)10 d 谷子幼苗進(jìn)行培養(yǎng)，每4 d 更換一次營(yíng)養(yǎng)液，溫度為28 ℃，相對(duì)濕度為50%左右，光照強(qiáng)度30 000 lx，光周期為14 h/10 h（光/暗），正常磷濃度設(shè)置為0.25 mmol/L。之后將正常生長(zhǎng)21 d 的幼苗進(jìn)行低磷（磷濃度為0.005 mmol/L）脅迫處理，在第0、1、3、5 天剪取谷子的根系，沖洗干凈后保存在-80 ℃中備用。

利用Trizol 法提取不同脅迫時(shí)間下谷子根部樣品的總RNA，按照Primer Script RT reagent Kit（Takara）試劑盒說(shuō)明書(shū)對(duì)提取到的谷子根部RNA進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄，得到cDNA。利用Primer 6.0 和DNAMAN 軟件設(shè)計(jì)SiPHR 基因家族成員PCR 引物（表1）。以SYBR Green 為顏料進(jìn)行qRT-PCR。15 μL 反應(yīng)體系包括：2×Taq PCR Master Mix（含熒光染料）7.5 μL、引物10 μmol/L 各0.6 μL、ddH2O 3.3 μL 和cDNA 模板3 μL。反應(yīng)條件為：95 ℃2 min，95 ℃5 s，60 ℃30 s，72 ℃30 s，35 個(gè)循環(huán)；4 ℃10 min 保存。

以谷子Actin 基因（Si9g37480）為內(nèi)參（F：5′-ATGGCCACCAAGCAAACT-3′，R：5′-GGATCTCAC GGAGGGCAACAG T-3′），根據(jù)2-ΔΔCt計(jì)算SiPHR 基因家族成員的相對(duì)表達(dá)量。以0 d 為對(duì)照組，采用t檢驗(yàn)法分析不同低磷脅迫時(shí)期的SiPHR 基因表達(dá)量的顯著性。

表1 SiPHR 實(shí)時(shí)熒光定量PCR 分析引物

2 結(jié)果與分析

2.1 SiPHR 基因家族的鑒定及其理化性質(zhì)分析

以功能已知的OsPHR 蛋白序列為靶序列，利用HMM 模型的同源比對(duì)方法從谷子基因組中共鑒定出16 個(gè)SiPHR 候選基因。根據(jù)谷子PHR 基因家族成員與擬南芥AtPHR1 基因序列的相似性，由近到遠(yuǎn)分別命名為SiPHR1～SiPHR16（表2）。

表2 谷子PHR 基因家族成員基本信息

16 個(gè)SiPHR 基因分布在7 條染色體上，其中，2 號(hào)染色體上分布有4 個(gè)；1 號(hào)染色體上分布有3個(gè)；3 號(hào)、4 號(hào)、6 號(hào)和9 號(hào)染色體上各分布2 個(gè)；7 號(hào)染色體上有1 個(gè)SiPHR 基因。16 個(gè)SiPHR 基因的編碼序列長(zhǎng)度在0.7～1.5 kb，編碼的氨基酸數(shù)量在260～473 個(gè)。蛋白的分子量在27.92～51.80 ku；其中7 個(gè)SiPHR 蛋白的等電點(diǎn)大于7，呈堿性，9 個(gè)SiPHR 蛋白的等電點(diǎn)小于7，呈酸性。SiPHR 蛋白的平均疏水性系數(shù)都為負(fù)數(shù)，均為親水性蛋白。

2.2 SiPHR 基因家族成員系統(tǒng)進(jìn)化分析

為了研究谷子PHR 基因家族的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系，將16 個(gè)谷子SiPHR 蛋白序列與18 個(gè)水稻Os-PHR 蛋白序列、18 個(gè)玉米ZmPHR 蛋白序列、16 個(gè)高粱SbPHR 蛋白序列和14 個(gè)擬南芥AtPHR 蛋白序列進(jìn)行比對(duì)，并構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)如圖1 所示，將SiPHR 家族成員劃分為5 個(gè)亞組（ClassⅠ～ClassⅤ）。其中，ClassⅠ有5 個(gè)SiPHR 蛋白成員，包括SiPHR1、SiPHR2、SiPHR3、SiPHR4 和SiPHR12；Class Ⅱ和Class Ⅲ均含有2 個(gè)成員，分別為SiPHR10 和SiPHR13、SiPHR11 和SiPHR14；ClassⅣ有3 個(gè)成員，分別為SiPHR5、SiPHR6 和SiPHR16；ClassⅤ有4 個(gè)成員，分別為SiPHR7、SiPHR8、SiPHR9、SiPHR15。

從5 個(gè)亞組的聚類情況可以看出，谷子與水稻、玉米和高粱聚在一起，且基本都是成組出現(xiàn)，即每個(gè)SiHPR 分別對(duì)應(yīng)水稻、高粱和玉米的1～3 個(gè)PHR 同源蛋白。其中，SiPHR5、SiPHR6、SiPHR7、SiPHR8、SiPHR9、SiPHR11、SiPHR13、SiPHR14 分別對(duì)應(yīng)1 個(gè)水稻、高粱和玉米PHR 蛋白；SiPHR1、SiPHR2、SiPHR4、SiPHR12、SiPHR16、SiPHR15 對(duì)應(yīng)2 個(gè)水稻、高粱和玉米PHR 蛋白；而SiPHR3、SiPHR10 對(duì)應(yīng)3 個(gè)水稻、高粱和玉米PHR 蛋白。值得注意的是，SiPHR4 與SiPHR13 分別由SiPHR3與SiPHR10 進(jìn)化而來(lái)。此外，不論在哪個(gè)亞組中，擬南芥AtPHR 總是單獨(dú)聚在一個(gè)分支。結(jié)果表明，谷子SiPHR 與水稻OsPHR、高粱SbPHR、玉米ZmPHR的親緣關(guān)系明顯近于與擬南芥AtPHR 的親緣關(guān)系。因?yàn)楣茸?、水稻、高粱、玉米是單子葉植物，而擬南芥屬于雙子葉植物，推測(cè)這些單雙子葉進(jìn)化時(shí)PHR基因在不同植物綱中發(fā)生了生物功能上的分化。

2.3 SiPHR 基因家族成員保守結(jié)構(gòu)域和基因結(jié)構(gòu)分析

對(duì)SiPHR 基因家族成員保守結(jié)構(gòu)域的分析結(jié)果顯示（圖2-a），所有SiPHR 蛋白中都存在Myb_DNA-binding 和Myb_CC_LHEQLE，而其他Motif 均為功能未知基序，這還有待進(jìn)一步研究。其中，Motif 3 存在ClassⅠ、ClassⅡ、ClassⅢ亞組中，Motif 6為ClassⅡ亞組特有，Motif 8 和Motif 10 為ClassⅢ亞組特有，Motif 9 為ClassⅣ亞組的2 個(gè)SiPHR 特有。值得注意的是，ClassⅤ的SiPHR 蛋白基序類型有所差異，其中，SiPHR3 和SiPHR4 存在4 種Motif，而SiPHR1 和SiPHR2 存在3 種Motif，SiPHR12只含有2 種Motif。這些特殊保守基序可能是不同的SiPHR 參與不同生物學(xué)功能的主要因素。

SiPHR 基因家族成員進(jìn)行基因結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)（圖2-b），同一亞組的PHR 成員基因結(jié)構(gòu)類似，不同亞組間PHR 成員的外顯子數(shù)差異不大。除ClassⅠ的SiPHR9 基因和ClassⅤ的SiPHR 基因均含有7 個(gè)外顯子外，其他SiPHR 基因均含有6 個(gè)外顯子。

2.4 SiPHR 基因家族成員的啟動(dòng)子順式作用元件分析

為進(jìn)一步闡明谷子PHR 家族基因在非生物脅迫中可能存在的調(diào)控機(jī)制，利用PlantCARE 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)啟動(dòng)子序列進(jìn)行了分析，結(jié)果如圖3 所示，共鑒定出9 類順式作用元件，包括光響應(yīng)、干旱誘導(dǎo)、茉莉酸甲酯、厭氧誘導(dǎo)、脫落酸、抗逆、赤霉素、低溫、生長(zhǎng)素順式作用元件；從組成數(shù)量上看，SiPHR 基因平均含有4.8 個(gè)順式作用元件，均包含光響應(yīng)元件，其中，SiPHR11 和SiPHR14 包含的響應(yīng)元件種類最多（7 種），而SiPHR16、SiPHR3 和SiPHR5 包含的順式響應(yīng)元件最少（2～3 種）；從組成類型特異性來(lái)看，含有低溫響應(yīng)元件的基因有SiPHR4、SiPHR8、SiPHR11 和SiPHR13，含有干旱或茉莉酸甲酯響應(yīng)元件的基因有SiPHR3、SiPHR5 和SiPHR13，含有生長(zhǎng)素響應(yīng)元件的基因有SiPHR3、SiPHR4、SiPHR11、SiPHR12 和SiPHR13。ClassⅠ、ClassⅡ中除SiPHR8 外其他SiPHR 基因均包含脫落酸，而ClassⅢ、ClassⅣ和ClassⅤ的大部分基因不包括脫落酸，但含有大量的生長(zhǎng)素和赤霉素響應(yīng)順式作用元件。結(jié)果表明，SiPHR 基因的表達(dá)不僅受到光誘導(dǎo)的調(diào)節(jié)，而且在干旱、澇漬（厭氧）等抗逆脅迫中也發(fā)揮著作用。其中，SiPHR3、SiPHR5 和SiPHR16 啟動(dòng)子區(qū)包含順式元件較少，僅與光、赤霉素和生長(zhǎng)素、厭氧誘導(dǎo)作用有關(guān)。

2.5 SiPHR 家族基因的組織表達(dá)分析

通過(guò)對(duì)SiPHR 基因組織表達(dá)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，除SiPHR9 外，其余15 個(gè)SiPHR 基因在葉、芽、穗和根中均有一定的表達(dá)（圖4）。其中，SiPHR2、SiPHR8和SiPHR10 在4 個(gè)組織中均高表達(dá)（FPKM均大于13），表明這3 個(gè)基因在谷子的各個(gè)形態(tài)建成方面都發(fā)揮了重要作用；SiPHR3 在根中高表達(dá)，而SiPHR4 在根中表達(dá)量最低；SiPHR6 和SiPHR16 在葉片中有較高表達(dá)，結(jié)合SiPHR16 啟動(dòng)子順式元件結(jié)構(gòu)推測(cè)，其可能在葉片的光合作用中發(fā)揮著重要的作用；SiPHR1 在穗中有較高的表達(dá)，其余7 個(gè)基因 SiPHR5、SiPHR7、SiPHR11、SiPHR12、SiPHR13、SiPHR14 和SiPHR16 在葉、芽、穗和根中的表達(dá)量都較低。由此表明，SiPHR 基因在谷子的各個(gè)組織中都發(fā)揮了作用，其中，SiPHR1、SiPHR3、SiPHR4、SiPHR6 和SiPHR16 具有明顯的組織表達(dá)特異性。

2.6 在低磷脅迫條件下的根中SiPHR 基因的表達(dá)模式分析

對(duì)低磷脅迫后根系的16 個(gè)SiPHR 基因進(jìn)行差異表達(dá)分析顯示，除SiPHR7 和SiPHR9 未檢測(cè)到外，其余SiPHR 基因在低磷處理后，表達(dá)量都受到了一定程度的影響（圖5），SiPHR1 和SiPHR15 的表達(dá)在低磷脅迫后都明顯被抑制；SiPHR2、SiPHR4、SiPHR5、SiPHR6、SiPHR8、SiPHR11、SiPHR12 和SiPHR14 在低磷脅迫后表達(dá)量持續(xù)上升，其中，SiPHR4、SiPHR6、SiPHR11 和SiPHR12 都恢復(fù)或超過(guò)脅迫前水平。此外，SiPHR3、SiPHR10、SiPHR13、SiPHR16 在低磷脅迫后呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。值得注意的是，SiPHR3 的表達(dá)量在脅迫后3 d 顯著高于脅迫前水平，SiPHR10 的表達(dá)量在脅迫后1 d顯著高于脅迫前水平，SiPHR16 在低磷脅迫3 d 的表達(dá)也恢復(fù)到脅迫前的水平。

3 結(jié)論與討論

磷是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，約占干質(zhì)量的0.2%。磷缺乏是限制作物產(chǎn)量的一個(gè)主要因素，植物已進(jìn)化出一系列的形態(tài)、生理和分子策略來(lái)適應(yīng)磷缺乏的癥狀[19]，這些策略大多數(shù)都是通過(guò)增強(qiáng)土壤中磷的流動(dòng)性或者根系對(duì)磷的獲取，從而提高對(duì)磷的利用效率。近年來(lái)，調(diào)控低磷脅迫的相關(guān)基因和蛋白已被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)和鑒定，其中，PHR是一種MYB 型轉(zhuǎn)錄因子，在植物磷饑餓反應(yīng)中起著至關(guān)重要的調(diào)節(jié)作用[20-22]。已有報(bào)道，PHR1 和PHR1類基因在擬南芥[23]、水稻[4]、豆類[24]、小麥[20]、玉米[25]和油菜[26]等植物的磷信號(hào)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中起著關(guān)鍵作用。此外，擬南芥和水稻的全基因組轉(zhuǎn)錄分析表明，大多數(shù)磷饑餓響應(yīng)基因都是被AtPHR1 和OsPHR2 以及其同源基因AtPHL1、AtPHL2、OsPHR1 和OsPHR3誘導(dǎo)而激活[4，27-28]。本研究通過(guò)生物信息學(xué)的方法共鑒定出16 個(gè)谷子PHR 基因，其數(shù)量與擬南芥（15 個(gè)）、水稻（12 個(gè)）、玉米（18 個(gè)）和高粱（16 個(gè)）相當(dāng)[29]。但在前人報(bào)道中，大豆基因組中存在35 個(gè)PHR 基因[24]，與本研究數(shù)量相差較大的原因除與染色體數(shù)目和基因組大小有關(guān)外，還與大豆會(huì)產(chǎn)生根瘤菌、需要更多的轉(zhuǎn)錄因子來(lái)促進(jìn)氮磷協(xié)同吸收有關(guān)。

對(duì)谷子與水稻、玉米、高粱和擬南芥的親緣關(guān)系進(jìn)行鑒定，16 個(gè)SiPHR 蛋白被分為5 個(gè)亞組，每個(gè)SiHPR 分別對(duì)應(yīng)水稻、玉米和高粱的1～3 個(gè)PHR 同源蛋白，主要原因可能是谷子和水稻、玉米、高粱同為單子葉作物，而擬南芥為雙子葉作物。此外，谷子SiPHR4 與SiPHR13 分別由SiPHR3 與SiPHR10 進(jìn)化而來(lái)。基因結(jié)構(gòu)分析SiPHR 基因均含有MYB-CC 和Myb_DNA-binding 保守結(jié)構(gòu)域，與擬南芥中PHR 基因家族的結(jié)構(gòu)域特征相同[30]。順式作用元件通過(guò)響應(yīng)不同的外界信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄過(guò)程，進(jìn)而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育[31]。已有研究發(fā)現(xiàn)，磷酸化信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和磷饑餓響應(yīng)受光、糖、植物激素（生長(zhǎng)素、乙烯、細(xì)胞分裂素和赤霉素）以及氧和影響[32-35]。如擬南芥中，AtPHR1 的表達(dá)會(huì)受到光和乙烯的協(xié)同調(diào)節(jié)，且通過(guò)AtPHR 基因的啟動(dòng)子實(shí)現(xiàn)對(duì)磷饑餓響應(yīng)的調(diào)控[36]。本研究中，SiPHR 基因啟動(dòng)子中共鑒定出了9 類順式作用元件，大量的光響應(yīng)元件和激素類元件表明，SiPHR 基因的表達(dá)和調(diào)控受光和激素的影響。

已有報(bào)道發(fā)現(xiàn)，玉米、水稻和高粱大多數(shù)PHR基因在所有組織中均有連續(xù)表達(dá)，表明它們可能在調(diào)節(jié)磷攝取和轉(zhuǎn)運(yùn)方面起著重要作用[4，28，31]。本研究對(duì)谷子PHR 家族基因在葉、芽、穗和根中的組織表達(dá)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)谷子PHR 家族基因存在組織特異性表達(dá)，這與其他禾本科作物PHR 基因的表達(dá)情況相似[29]。在組織表達(dá)分析中發(fā)現(xiàn)，SiPHR3 在根中的表達(dá)量極高（FPKM 為37.64），在啟動(dòng)子順式作用元件中含有與抗逆有關(guān)的赤霉素和生長(zhǎng)素類響應(yīng)元件。此外，SiPHR3 在低磷脅迫后第3 天時(shí)表達(dá)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了脅迫前的表達(dá)水平，故推測(cè)SiPHR3 可能與非生物逆境下重塑根部形態(tài)有關(guān)。

綜上所述，本研究在谷子基因組中鑒定了16 個(gè)SiPHR 基因，這些基因的氨基酸數(shù)量和等電點(diǎn)特性存在很大的差異。此外，SiPHR 在啟動(dòng)子區(qū)存在大量的光響應(yīng)、生物和非生物脅迫（低溫、澇漬、干旱等）相關(guān)的順式作用元件。進(jìn)一步對(duì)低磷脅迫后根中SiPHR 基因差異表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)，SiPHR3 和SiPHR10在低磷處理3 d 后顯著高表達(dá)，此研究將為后續(xù)SiPHR 基因的功能研究和谷子新品種選育奠定一定基礎(chǔ)。