甘薯基因組BBX轉(zhuǎn)錄因子基因鑒定與逆境脅迫表達(dá)分析

畢楚韻 ，黃小芳 ，黃偉群 ，劉江洪 ，胡韻卓 ，黃碧芳 ，林世強(qiáng) ，*，陳選陽 ，5*

（1.福建農(nóng)林大學(xué)作物生物技術(shù)福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福州 350002；2.福建農(nóng)林大學(xué)農(nóng)學(xué)院,福州 350002；3.福建省種子總站，福州 350003；4.福建農(nóng)林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，福州 350002；5.福建農(nóng)林大學(xué)教育部作物遺傳育種與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福州 350002）

植物轉(zhuǎn)錄因子在植物的生長發(fā)育和響應(yīng)環(huán)境變化等生理生化過程中發(fā)揮重要作用，通常根據(jù)其蛋白結(jié)構(gòu)的特征分為各個(gè)家族。Plant TFDB數(shù)據(jù)庫（plant transcription factor database，Plant TFDB）[1]目前已收錄包括ZFP、WRKY、MYB、TCP等60多種植物轉(zhuǎn)錄因子家族。鋅指蛋白（zinc-finger protein，ZFP）是植物中一類數(shù)量較多的轉(zhuǎn)錄因子家族[2]，其主要特征是含有手指狀的結(jié)構(gòu)域，且能與鋅離子結(jié)合。植物鋅指蛋白通常含有1～4 個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)[3]。BBX（B-Box）是鋅指結(jié)構(gòu)蛋白家族的一個(gè)亞家族[4]，含有1～2個(gè)B-box保守結(jié)構(gòu)域，根據(jù)氨基酸序列的特征分為B-box 1（B1）和 B-box 2（B2）。除了 B-box 結(jié)構(gòu)域，一些 BBX 蛋白還擁有 CCT（CO，CO-like，TOC1）結(jié)構(gòu)域。CCT結(jié)構(gòu)域最早被發(fā)現(xiàn)于CO（CONSTANS）蛋白的C端，具有核定位功能[5]。隨后在CONSTANS類基因和TOC1基因編碼的蛋白中也存在且保守，故以該3個(gè)基因的首字母命名CCT結(jié)構(gòu)域[6]。BBX轉(zhuǎn)錄因子根據(jù)序列所含結(jié)構(gòu)域的情況，分為5種類型：Ⅰ/Ⅱ類型（B1+B2+CCT）、Ⅲ類型（B1+CCT）、Ⅳ類型（B1+B2）和Ⅴ類型（B1）[7]。

近年來BBX轉(zhuǎn)錄因子在植物中的功能研究越來越多，包括BBX家族在生物或非生物脅迫、光形態(tài)建成、植物成花和避蔭響應(yīng)等過程中的作用。Liu H.等的研究顯示[8]，植株超表達(dá)水稻OsCOL9基因后對稻瘟病的抗性增強(qiáng)，敲除基因后則對稻瘟病易感。擬南芥AtBBX18受熱脅迫誘導(dǎo)表達(dá)，超表達(dá)情況下使植株的耐熱性下降，對耐熱呈負(fù)調(diào)控作用[9]。植物中由光信號介導(dǎo)的生理過程很多，具有非常重要的作用。擬南芥的BBX轉(zhuǎn)錄因子AtBBX25突變體植株在藍(lán)光、紅光和遠(yuǎn)紅光下抑制胚軸的生長，影響植物光形態(tài)的建成[10]。HY5基因是促進(jìn)光建成的調(diào)控因子，AtBBX21和AtBBX22互作可作用于HY5基因的啟動子，促進(jìn)其表達(dá)[11-12]。擬南芥CO（CONSTANS）是第一個(gè)被鑒定為BBX轉(zhuǎn)錄因子家族的蛋白，它能通過CCT結(jié)構(gòu)域直接與開花基因FT（FLOWERING LOCUS T）的啟動子區(qū)域結(jié)合，激活其轉(zhuǎn)錄并開啟植物開花機(jī)制[13]。植物生長過程中在光照不足的情況下，如植物間的生長密度過高，相互遮蔽導(dǎo)致植物產(chǎn)生避蔭響應(yīng)，會促使植物競爭性生長，根據(jù)C.D.Crocco等的研究，AtBBX24對避蔭響應(yīng)具有促進(jìn)作用[14]。

甘薯（Ipomoea batatas）是我國重要的糧食作物，含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，具有提高人體免疫力、抗衰老等保健功能[15]。本研究利用生物信息學(xué)的分析方法，對甘薯全基因組進(jìn)行BBX轉(zhuǎn)錄因子家族成員的挖掘和鑒定，并分析其系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系、染色體定位、基因相似度、保守結(jié)構(gòu)域和保守基序。利用SRA數(shù)據(jù)庫中的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，分別研究甘薯苗期蔓割病真菌脅迫和塊根儲藏期冷脅迫下的基因差異表達(dá)情況，為研究甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子基因的分子機(jī)制建立基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 甘薯全基因組基因注釋和BBX基因鑒定

從NCBI下載得到甘薯栽培種“泰中6號”全基因組數(shù)據(jù)[16]，根據(jù)黃小芳等[17]的方法得到甘薯全基因組蛋白質(zhì)序列。從Pfam數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站下載B-Box保守結(jié)構(gòu)域的HMM模型（PF00643），在甘薯全基因組蛋白序列內(nèi)檢索。通過CDD（conserved domain database）[18]和 InterProScan（http://www.ebi.a-c.uk/interpro/）進(jìn)行保守結(jié)構(gòu)域預(yù)測，刪除沒有B-Box結(jié)構(gòu)域的蛋白。用得到的甘薯蛋白序列制作新的HMM模型，并重新檢索和篩選。使用AUGUSTUS[19]對結(jié)構(gòu)域缺失的蛋白進(jìn)行預(yù)測和校對。最終得到24個(gè)甘薯BBX蛋白。

1.2 染色體定位和基因相似度分析

建立甘薯BBX基因庫，使用Blastn進(jìn)行檢索，得到序列相似度高的基因?qū)?。?jì)算每條序列的長度并根據(jù)Gu Z.等[20]的定義進(jìn)行篩選，即兩條基因序列的相似度高于75%且相似片段長度大于較長那條基因的75%。使用Circos繪圖。

1.3 保守序列分析

通過Clustal Omega軟件對24個(gè)甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子的蛋白序列進(jìn)行比對，手動調(diào)節(jié)并分別截取出長度為47個(gè)氨基酸的B-box1（B1）保守結(jié)構(gòu)域片段、長度為44個(gè)氨基酸的B-box2（B2）保守結(jié)構(gòu)域片段和長度為43個(gè)氨基酸的CCT保守結(jié)構(gòu)域片段，遵循Clustal X的配色規(guī)則制圖并分析。

1.4 系統(tǒng)進(jìn)化樹構(gòu)建

使用 MEGA X，以 NJ（Neighbor-Joining）算法構(gòu)建甘薯BBX蛋白全長序列、B-Box 1保守結(jié)構(gòu)域氨基酸序列、B-Box 2保守結(jié)構(gòu)域氨基酸序列和CCT保守結(jié)構(gòu)域氨基酸序列的系統(tǒng)進(jìn)化樹。

1.5 保守基序分析

使用MEME尋找甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子中的保守基序，設(shè)定個(gè)數(shù)為15。

1.6 基因的抗逆表達(dá)模式分析

利用蔓割病真菌脅迫實(shí)驗(yàn)得到的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)[21]和Ji C.Y.等[22]甘薯儲藏期冷脅迫下的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，經(jīng)過Hisat2軟件進(jìn)行比對，并用DESeq2處理后，通過Pheatmap繪制熱圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子的鑒定和系統(tǒng)進(jìn)化分析

從甘薯全基因組中篩選并鑒定到24個(gè)BBX轉(zhuǎn)錄因子。為了進(jìn)一步了解甘薯BBX蛋白在進(jìn)化上的關(guān)系，我們利用MEGA X，使用NJ方法（bootstrap:1 000）構(gòu)建BBX蛋白全長序列的系統(tǒng)進(jìn)化樹（圖1）。從圖中看出，甘薯BBX蛋白大多以類型劃分在同一進(jìn)化樹區(qū)域內(nèi)。甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子的Ⅲ類型（紅色圓圈）與Ⅴ類型（綠色圓圈）的蛋白親緣關(guān)系較近，無法單獨(dú)歸為進(jìn)化樹的一個(gè)分支，但能在進(jìn)化樹關(guān)系上與其他3種類型區(qū)分，這樣的情況與水稻（Oryza sativa L.ssp.japonica）[23]和茶樹（Camellia sinensis（L.）O.Ktze.）[24]BBX轉(zhuǎn)錄因子的進(jìn)化樹相似。Ⅰ類型BBX蛋白（紫色圓圈）與Ⅱ類型蛋白（黃色圓圈）擁有2個(gè)B-Box保守結(jié)構(gòu)和1個(gè)CCT結(jié)構(gòu)域，進(jìn)化關(guān)系較近，聚類在不同的進(jìn)化樹分支內(nèi)。其中CM008339.1-snap.761蛋白只含有2個(gè)B-Box保守結(jié)構(gòu)域，屬于Ⅳ類型BBX蛋白（藍(lán)色圓圈），出現(xiàn)在Ⅰ類型和Ⅱ類型BBX蛋白中，原因是CM008339.1-snap.761與CM008339.1-snap.758編碼的氨基酸序列相似度高。

圖1 甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子全長序列進(jìn)化樹Figure 1 Phylogenetic tree of full-length BBX transcription factors in I.batatas

為了分析甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子中B-Box 1、BBox 2和CCT保守結(jié)構(gòu)域在進(jìn)化上的關(guān)系，分別截取其氨基酸序列構(gòu)建進(jìn)化樹（圖2）。從圖中可以看出，Ⅰ類型BBX蛋白與Ⅱ類型BBX蛋白的B-Box 1結(jié)構(gòu)域、B-Box 2結(jié)構(gòu)域和CCT結(jié)構(gòu)域在進(jìn)化關(guān)系上，均屬于同一進(jìn)化樹分支，聚類在不同的小分支內(nèi)。Ⅲ類型（B1+CCT）的BBX蛋白CM008337.1-snap.10049和CM008337.1-snap.11563，在B-Box1與CCT結(jié)構(gòu)域進(jìn)化樹中，屬于同一進(jìn)化樹分支，區(qū)別于Ⅰ和Ⅱ類型的BBX蛋白。

圖2 甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子保守結(jié)構(gòu)域進(jìn)化樹Figure 2 Phylogenetic tree of conservative domains of BBX transcription factors in I.batatas

2.2 甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子的染色體定位和基因相似度

從甘薯全基因組中鑒定并篩選到24個(gè)BBX基因，這些基因不均勻分布在甘薯的15條染色體上（圖3）。第3號染色體上的BBX基因最多，共8個(gè)，占全部BBX基因數(shù)量的三分之一；9號次之，有4個(gè)?；蚩筛鶕?jù)在染色體上基因之間的距離分為單個(gè)基因和基因簇兩種情況，基因簇由在同一范圍的兩個(gè)或兩個(gè)以上的基因構(gòu)成。甘薯染色體中有2條染色體上分布有基因簇，分別為第4號染色和第9號染色體。第4條染色體上的基因簇由CM008334.1-snap.151、CM008334.1-snap.153 和CM008334.1-snap.166組成，它們之間的距離分別為2 955 bp和64 623 bp。第9號染色體的基因簇由CM008339.1-snap.761和CM008339.1-snap.879組成，基因之間的距離為392 867 bp。在基因的進(jìn)化過程中，會發(fā)生基因復(fù)制的現(xiàn)象，這是基因增加的一種方式[18]。在甘薯24個(gè)BBX基因中，存在5對相似度較高的基因。在同一條染色體內(nèi)的相似基因有4對，分別為3號染色體上的CM008333.1-snap.5444和CM008333.1-snap.5605、CM008333.1-snap.8511 和 CM008333.1-snap.10242；7號染色體上的CM008337.1-snap.10049和CM008337.1-snap.11563；9號染色體上的CM008339.1-snap.758和CM008339.1-snap.761。1對在7號染色體和9號染色體間，基因分別為CM008337.1-snap.154和 CM008339.1-snap.761。

圖3 甘薯BBX基因染色體定位及基因相似度分析Figure 3 Analysis of chromosomal localization and gene similarity of BBX genes in I.batatas

2.3 BBX轉(zhuǎn)錄因子的保守結(jié)構(gòu)域序列分析

BBX轉(zhuǎn)錄因子可以根據(jù)保守結(jié)構(gòu)域分為Ⅰ～Ⅴ類。Ⅰ類和Ⅱ類的BBX轉(zhuǎn)錄因子有2個(gè)B-Box保守結(jié)構(gòu)域和1個(gè)CCT結(jié)構(gòu)域。Ⅲ類BBX蛋白有1個(gè)B-Box結(jié)構(gòu)域和1個(gè)CCT結(jié)構(gòu)域，Ⅳ類BBX蛋白有2個(gè)B-Box結(jié)構(gòu)域，Ⅴ類只有1個(gè)BBX結(jié)構(gòu)域。甘薯BBX蛋白Ⅰ～Ⅴ類的個(gè)數(shù)分別為2、4、2、4和12。Ⅴ類BBX蛋白最多，占全部的50%。甘薯BBX蛋白的長度跨度較大，最短的為CM008344.1-snap.5295（65個(gè)氨基酸），最長的為CM008339.1-snap.3562（785個(gè)氨基酸）。在甘薯BBX蛋白的N端截取長度為47個(gè)氨基酸的B-Box 1結(jié)構(gòu)域。比對結(jié)果顯示（圖4），大部分的甘薯BBX蛋白包含較為完整的B-Box 1結(jié)構(gòu)域且保守性較高，除了CM008333.1-snap.10242缺失15個(gè)氨基酸。從圖中可以看出，BBox 1結(jié)構(gòu)域的鋅指形式為C-X2-C-X8-C-X7-C-X2-C-X4-H-X8-H。在長度為38個(gè)氨基酸的鋅指結(jié)構(gòu)域中有12個(gè)氨基酸位點(diǎn)為疏水性氨基酸（圖中顯示為藍(lán)色），占鋅指結(jié)構(gòu)域的32%。

圖4 甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子B-Box 1保守結(jié)構(gòu)域分析Figure 4 B-Box 1 conservative domains of BBX transcription factors in I.batatas

B-Box 2結(jié)構(gòu)域位于B-Box 1之后，長度約44個(gè)氨基酸。根據(jù)圖5所示，甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子的BBox 2保守結(jié)構(gòu)域的形式為C-X2-C-X8-C-X7-CX2-C-X4-H-X8-H。結(jié)構(gòu)域中半胱氨酸（C）以及疏水性的氨基酸保守性較高，其他位點(diǎn)的氨基酸差異較大。

甘薯的BBX蛋白中共有8個(gè)蛋白有CCT保守結(jié)構(gòu)域，截取40～43個(gè)氨基酸進(jìn)行比對分析（圖6）。從圖中可以看出，甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子的CCT保守結(jié)構(gòu)域較為保守，帶正電荷的氨基酸較多（圖中呈紅色），包括精氨酸（R）和賴氨酸（K），占 CCT結(jié)構(gòu)域氨基酸的40%，其次較多的為疏水性氨基酸位點(diǎn)（圖中呈藍(lán)色），占CCT結(jié)構(gòu)域氨基酸的23%。

圖6 甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子CCT保守結(jié)構(gòu)域分析Figure 6 CCT conservative domains of BBX transcription factors in I.batatas

2.4 甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子保守基序分析

將甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子按照所含保守結(jié)構(gòu)域進(jìn)行分類，并以序列的長度從短到長排序，經(jīng)過MEME軟件檢索后共檢索到15個(gè)保守基序（Motif），得到甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子保守基序分布圖（圖7）。含有B1+B2+CCT結(jié)構(gòu)域的蛋白，即Ⅰ和Ⅱ類型BBX蛋白，有11種保守基序，保守基序的種類較為豐富；B1結(jié)構(gòu)域的蛋白擁有的保守基序種類最少，只有3種。甘薯的BBX蛋白都含有motif 1。其次，13個(gè)BBX蛋白中均有motif 9，占全部蛋白數(shù)量的54%，出現(xiàn)率較高。Ⅰ和Ⅱ類型BBX蛋白均含有形式為motif 1-motif 3-motif 5的保守基序串，以及motif 2。motif 15和motif 13是B1+CCT形式的蛋白所特有的保守基序。

圖7 甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子的基序分布Figure 7 Motif distribution of I.batatas BBX transcription factors

根據(jù)表1所示，MEME軟件檢索到的15個(gè)保守基序長度在15～60個(gè)氨基酸之間，長度最短的保守基序?yàn)閙otif 9（長度為15個(gè)氨基酸），較長的保守基序（長度為60個(gè)氨基酸）有4個(gè)，分別為motif 8、motif 10、motif 11和motif 12。結(jié)合保守結(jié)構(gòu)域分析（圖4），B-Box1結(jié)構(gòu)域的鋅指形式為C-X2-C-X8-C-X7-C-X2-C-X4-H-X8-H，motif 4和motif 9為CX2的兩種形式，motif 1為C-X7-C-X2-C-X4-H-X8-H部分，由于結(jié)構(gòu)域的第2個(gè)半胱氨酸（C）后的8個(gè)氨基酸在甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子中保守性較低，C-X8沒有被MEME檢索為保守基序。motif 4（或motif 9）與motif 1構(gòu)成不完整的B-Box1結(jié)構(gòu)域。B-Box2保守結(jié)構(gòu)域的形式為C-X2-C-X8-C-X7-C-X2-C-X4-H-X8-H，motif 3為 C-X2-C-X8-C-X7-C-X2-C-X4-H部分，motif 5包含結(jié)構(gòu)域的最后一個(gè)組氨酸（H）及后面較為保守的氨基酸序列。motif 3和motif 5構(gòu)成較為完整的B-Box2保守結(jié)構(gòu)域。由甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子CCT保守結(jié)構(gòu)域分析圖（圖6）可知，CCT保守結(jié)構(gòu)域的序列預(yù)測為R+DA++RYKEKKKTRTFEKQ IRYASRKARAD+RRRVKGRFVKA（下劃線部分為較為保守的氨基酸），與motif 2一致，因而motif 2代表甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子的CCT結(jié)構(gòu)域保守基序。

表1 甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子的保守基序長度及其氨基酸序列Table 1 The length and amino acid sequence of conservative motifs for the BBX transcription factors in I.batatas

2.5 甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子在生物脅迫 （蔓割病菌侵染）下的表達(dá)分析

為研究甘薯苗期受蔓割病真菌侵染后轉(zhuǎn)錄組中表達(dá)發(fā)生差異的基因，我們之前報(bào)道的研究分別選取2個(gè)抗病性不同的甘薯品種（高抗病品種JS57，感病品種XZH）和致病性不同的蔓割病菌（強(qiáng)致病性病菌F07，非致病性病菌F04）進(jìn)行蔓割病侵染實(shí)驗(yàn)[21]。經(jīng)分析，在24個(gè)BBX基因中有3個(gè)基因在F04侵染JS57后表現(xiàn)出差異表達(dá)，log2FoldChange值范圍為-1.11～2.33（圖 8）。CM008333.1-snap.10242 和 CM008333.1-snap.8511均上調(diào)表達(dá)（log2FoldChange值分別為2.33和1.52），是第3號染色體上的片段復(fù)制基因?qū)Γ▓D3），其編碼的蛋白擁有類似的保守結(jié)構(gòu)域（B1+B2+CCT）。

圖8 甘薯BBX基因在甘薯蔓割病菌脅迫下的差異性表達(dá)Figure 8 Differential expression of BBX genes in I.batatas under the stress of Fusarium oxysporum f.sp.batatas

2.6 甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子在非生物脅迫（塊根儲藏期低溫）條件下的差異表達(dá)分析

甘薯在收獲后通常要經(jīng)過一段時(shí)間的貯藏，再流通到銷售平臺進(jìn)行售賣。為了延長甘薯的貨架期，低溫貯藏是目前較為普遍的一種甘薯保鮮方式。為了研究甘薯塊根在貯藏期受到冷害的機(jī)制，Ji C.Y.等[22]利用兩種對低溫敏感度不同的甘薯品種（低溫耐受性好：Xushu15_1，低溫耐受性差：Xushu15_4），分別以4℃的條件貯藏2周或6周，測得實(shí)驗(yàn)組與對照組的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。我們結(jié)合該轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和挖掘的甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行分析，得到13個(gè)在冷脅迫實(shí)驗(yàn)中發(fā)生差異表達(dá)的基因（圖9），涵蓋了Ⅰ～Ⅴ類型，分別有1、3、2、1和6個(gè)，Ⅴ類型的基因最多，占46%。BBX基因在冷脅迫下的表達(dá)差異較大，log2FoldChange值的范圍為-7.00～2.57。

圖9 甘薯BBX基因在甘薯低溫脅迫下的差異性表達(dá)Figure 9 Differential expression of BBX genes in I.batatas under low temperature stress

根據(jù)圖9中的實(shí)驗(yàn)組聚類所示，基因的差異表達(dá)情況主要以冷脅迫持續(xù)的時(shí)間（2周或6周）分類。當(dāng)甘薯塊根在儲藏期受到冷脅迫時(shí)，多數(shù)的BBX基因表達(dá)量下降，只有CM008333.1-snap.5444和CM008333.1-snap.5605的表達(dá)量增加。CM008333.1-snap.5444僅在Xushu15_1低溫儲藏6周后上調(diào)表達(dá)。Xushu15_1和Xushu15_4低溫儲藏6周后，CM008333.1-snap.5605均上調(diào)表達(dá)（log2FoldChange分別為2.67和2.57），上調(diào)表達(dá)的幅度一致。在下調(diào)表達(dá)的11個(gè)基因中，有些基因只在耐冷性較好的Xushu15_1中發(fā)生差異表達(dá)，例如CM008339.1-snap.3562和CM008339.1-snap.761在Xushu15_1塊根4℃儲藏2周和6周時(shí)表達(dá)量均降低，在Xushu15_4中則表達(dá)無明顯差異。有些基因在兩個(gè)甘薯品種中的表達(dá)差異相似，例如CM008337.1-snap.10049和CM008337.1-snap.11563在2周和6周時(shí)表達(dá)量均下調(diào)，且6周的下調(diào)幅度更大。還有一些基因僅在一個(gè)實(shí)驗(yàn)組中存在差異表達(dá)的現(xiàn)象，例如CM008333.1-snap.8511僅在Xushu15_4_Cold_6w的實(shí)驗(yàn)組中表達(dá)量下調(diào)。

3 討論

BBX轉(zhuǎn)錄因子家族作為一類鋅指蛋白，參與植物中許多光信號途徑，如植物光形態(tài)建成、植物成花和避蔭響應(yīng)等，在生物及非生物脅迫中也具有一定功能，廣泛參與植物各種生長發(fā)育過程。本研究通過Snap基因注釋、HMM模型預(yù)測、CDD結(jié)構(gòu)域分析等生物信息學(xué)手段，鑒定甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子家族成員，并分析蛋白全長序列和保守結(jié)構(gòu)域的系統(tǒng)進(jìn)化樹、基因相似度、保守結(jié)構(gòu)域、保守基序、生物脅迫（蔓割病真菌）及非生物脅迫（低溫）下的抗逆表達(dá)模式。

甘薯全基因組中共鑒定到24個(gè)BBX轉(zhuǎn)錄因子，這與葡萄（Vitis vinifera L.）[25]和花生（Arachis duranensis.）[26]的數(shù)量一致，略少于擬南芥（Arabidopsis thaliana）的 32 個(gè)[7]、水稻的 30 個(gè)[23]和番茄（Solanum lycopersicum）的29個(gè)[27]。檢索到的保守基序中，motif 3和motif 5構(gòu)成較為完整的B-Box2保守結(jié)構(gòu)域，motif 2代表CCT保守結(jié)構(gòu)域。甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子的B-Box 2保守結(jié)構(gòu)域的形式為C-X2-C-X8-C-X7-C-X2-C-X4-H-X8-H，這與水稻的B-Box 2的形式一致[23]。在甘薯的5對相似度較高的基因中，CM008339.1-snap.761基因分別與CM008337.1-snap.154和CM0 08339.1-snap.758的序列相似（圖3），其編碼的蛋白全長序列（圖1）、B-Box 1結(jié)構(gòu)域和B-Box 2結(jié)構(gòu)域的進(jìn)化樹（圖2）都聚類在同一分支。在甘薯塊根儲藏期冷脅迫下，這3個(gè)基因的表達(dá)均顯著降低。擬南芥BBX轉(zhuǎn)錄因子的進(jìn)化樹中屬于同一進(jìn)化樹分支的AtBBX20和AtBBX21，研究發(fā)現(xiàn)均能抑制植物的避蔭響應(yīng)[14]，因此推測這3個(gè)甘薯BBX轉(zhuǎn)錄因子可能具有類似的功能。

尖孢鐮刀菌甘薯專化型Fusarium oxysporum f.sp.batatas（Fob）引起的甘薯蔓割病是甘薯生產(chǎn)上的主要病害之一[28]。2017年張歡等[29]發(fā)現(xiàn)IbBBX24分別在對Fob真菌敏感和抗性的甘薯植株中顯著性差異表達(dá)。研究表明，過表達(dá)該基因能夠顯著提高轉(zhuǎn)基因甘薯的茉莉酸含量，增強(qiáng)其蔓割病抗性，原因是IbBBX24蛋白能夠結(jié)合在茉莉酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑關(guān)鍵蛋白IbJAZ10和IbMYC2的啟動子上，抑制IbJAZ10但激活I(lǐng)bMYC2的表達(dá)[30]。我們分析Lin Y.等[21]得到的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)甘薯在蔓割病菌侵染后，有3個(gè)甘薯BBX基因發(fā)生差異性表達(dá)。CM008333.1-snap.10242和CM008333.1-snap.8511在蔓割病脅迫下的表達(dá)模式類似，且基因相似度高，可能參與蔓割病脅迫的響應(yīng)過程，可為研究蔓割病脅迫相關(guān)基因提供參考。甘薯在收獲后通常需要進(jìn)行一段時(shí)間的低溫貯藏，可能造成甘薯塊根受到冷害。本研究結(jié)合Ji C.Y.等[22]的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)甘薯塊根中有13個(gè)BBX基因表達(dá)量發(fā)生變化，大多數(shù)的基因表達(dá)量下調(diào)?？蔀檫M(jìn)一步研究甘薯BBX基因耐冷功能以及甘薯的抗冷育種提供重要信息。