普通煙草GATA 轉(zhuǎn)錄因子家族鑒定及基因表達(dá)分析

楊玄松，謝雯榕，顧 鋼，宋江雨，趙云飛，林曉路，謝小芳，張炳輝*

1. 福建農(nóng)林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 福州市倉山區(qū)上下店路15 號 350002

2. 福建省煙草專賣局煙草科學(xué)研究所，福州市鼓樓區(qū)北環(huán)中路133 號 350003

3. 福建省煙草公司南平市公司，福建省南平市延平區(qū)江濱中路389 號 364200

4. 福建省煙草公司三明市公司，福建省三明市三元區(qū)崇桂新村100 幢 365000

5. 福建省煙草公司龍巖市公司，福建省龍巖市新羅區(qū)龍巖大道288 號 364000

GATA 轉(zhuǎn)錄因子是真核生物中一種含有高度保守的Ⅳ類鋅指基序的DNA結(jié)合蛋白，這類反式作用因子能夠特異性地結(jié)合含有WGATAR 的DNA 序列（其中：W對應(yīng)A或T，R對應(yīng)A或G），從而調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá)。該轉(zhuǎn)錄因子最初在動物和真菌中被證實，之后發(fā)現(xiàn)GATA轉(zhuǎn)錄因子也大量存在于植物中［1］。

動物中GATA 轉(zhuǎn)錄因子的DNA 結(jié)合域表現(xiàn)為C-X2-C-X17-C-X2-C的形式［2］，同時GATA蛋白有兩個功能不同的鋅指結(jié)構(gòu)［3-4］。目前發(fā)現(xiàn)動物GATA家族有6個成員，依次為GATA1-6，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征可分為兩個亞族，其中GATA1-3 為一個亞族，GATA4-6為另一亞族［5］。有研究表明，動物中GATA轉(zhuǎn)錄因子與細(xì)胞的增殖分化以及動物個體的生長發(fā)育有著密切聯(lián)系［2］，其中GATA1-3與動物細(xì)胞的造血功能密切相關(guān)［6］，而GATA4-6在動物心臟形成過程中發(fā)揮重要作用［7-8］。與動物的GATA轉(zhuǎn)錄因子家族不同，真菌中大多數(shù)的GATA蛋白僅包含單個鋅指結(jié)構(gòu)域，通常分為兩大類：一類GATA蛋白是帶有17個殘基的Ⅳa 型鋅指（C-X2-C-X17-C-X2-C）；另一類則是帶有18 個殘基的Ⅳb 型鋅指（C-X2-C-X18-C-X 2-C）［9］，此外，在極少數(shù)真菌中也發(fā)現(xiàn)帶有19個或20個殘基鋅指環(huán)的GATA蛋白。GATA轉(zhuǎn)錄因子在真菌中參與調(diào)控氮代謝、鐵載體的生物合成、光誘導(dǎo)以及晝夜節(jié)律等過程［10］。

植物中的第1個GATA 轉(zhuǎn)錄因子NTL1克隆于煙草，揭示了高等植物GATA轉(zhuǎn)錄因子的存在，該轉(zhuǎn)錄因子被證實參與了氮代謝途徑［11］。大多數(shù)植物GATA轉(zhuǎn)錄因子通常只包含1個帶有18或20個殘基的鋅指結(jié)構(gòu)域（C-X2-C-X18-C-X2-C 或C-X2-C-X20-C-X2-C），但也存在兩個鋅指結(jié)構(gòu)域的特殊情況［12］。已有研究表明，植物中GATA 轉(zhuǎn)錄因子通過與啟動子上的WGATAR序列結(jié)合，從而啟動或抑制轉(zhuǎn)錄過程而調(diào)控植物的生長發(fā)育［13］，包括調(diào)控花器官、莖尖分生組織的發(fā)育以及細(xì)胞的增殖與分化［14］，促進(jìn)種子萌發(fā)［15］，調(diào)控葉綠體的形成［16］，參與葉綠素的合成和葡萄糖信號傳導(dǎo)［17］，光保護(hù)反應(yīng)［18］，干旱、冷害、黑暗等非生物脅迫響應(yīng)過程［19-22］和植物激素的合成（如細(xì)胞分裂素等）［23］，以及碳、氮代謝等生物學(xué)過程[11,17］。同時研究還發(fā)現(xiàn)GATA轉(zhuǎn)錄因子對葉片衰老也起著重要的調(diào)控作用［24］。

煙草收獲的主要器官為煙葉，而葉片的生長發(fā)育、葉色的轉(zhuǎn)換以及衰老成熟與煙葉品質(zhì)密切相關(guān)［25］。此外，在生產(chǎn)過程中，煙葉常常受高溫和冷害等各種逆境脅迫的影響，從而影響煙葉產(chǎn)量。已有研究表明：GATA 轉(zhuǎn)錄因子在植物葉片衰老［24］和逆境脅迫過程中起著重要的調(diào)控作用［19-22］。鑒于該家族的重要性，近年來在許多植物中開展了GATA基因家族成員的鑒定和系統(tǒng)分析，包括水稻［1］、擬南芥［1］、大豆［26］、沙冬青［22］、蘋果［23］、毛竹［27］和蓖麻［28］等。然而，目前有關(guān)煙草GATA 基因家族及其成員表達(dá)情況尚鮮見報道。為此，通過生物信息學(xué)分析在煙草全基因組范圍內(nèi)全面鑒定煙草GATA 轉(zhuǎn)錄因子家族成員，并分析GATA 家族成員在不同逆境脅迫和不同成熟時期煙葉中的表達(dá)情況，旨在為煙草GATA 轉(zhuǎn)錄因子的功能研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

供試品種為翠碧1 號。反轉(zhuǎn)錄試劑盒由福建佰孟醫(yī)學(xué)科技有限公司生產(chǎn)；多糖多酚植物總RNA快速提取試劑盒由北京百泰克生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)；引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成；其他常規(guī)試劑均為國產(chǎn)分析純。

ETC811型基因擴(kuò)增儀（東勝創(chuàng)新生物科技有限公司）；Thermofisher ABI QuantStudio1 實時熒光定量PCR儀（QS1型，美國應(yīng)用生物系統(tǒng)公司）。

1.2 方法

1.2.1 低溫、干旱和鹽脅迫處理

以培養(yǎng)45 d 的煙苗為材料，將幼苗移植到裝有營養(yǎng)液的托盤中，分別進(jìn)行低溫脅迫（4 ℃）、干旱脅迫（托盤營養(yǎng)液中加入260 mmol/L 甘露醇溶液）和鹽脅迫（托盤營養(yǎng)液中加入150 mmol/L NaCl 溶液）處理［29］，并以常溫（25 ℃）下托盤營養(yǎng)液中未添加甘露醇和NaCl為對照。在處理6 h后采集處理和對照煙苗葉片，迅速冷凍于-80 ℃冰箱中。每個樣品3次生物學(xué)重復(fù)。

1.2.2 生物信息學(xué)分析

將前人已鑒定的30 個擬南芥GATA 家族成員的蛋白序列作為種子序列［1，9］，利用植物數(shù)據(jù)庫Phytozome（http://www.phytozome.net/）下載 30 個擬南芥GATA基因的蛋白序列。利用茄科數(shù)據(jù)庫（https://solgenomics.net/）進(jìn)行 BLASTP 搜索，將滿足相似度≥30%，且 E 取值≤E-10的序列初篩為煙草GATA候選蛋白，隨后利用在線工具CDD（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/cdd/）對候選蛋白進(jìn)行結(jié)構(gòu)域鑒定，將具有GATA 蛋白典型的鋅指結(jié)構(gòu)域（pfam00320）的序列作為最終的候選蛋白，下載對應(yīng)的基因序列并重新命名（NtGATA）。利用Protparam（http://web.expasy.org/ptotparam/）對煙草GATA蛋白的氨基酸數(shù)目、分子量、等電點和親疏水性進(jìn)行分析。

利用軟件ClustalX 以及MEGA7 采用鄰接法（Neighbor-Joining，NJ）進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育樹構(gòu)建，設(shè)置1 000 次自舉重復(fù)［30-31］，用軟件 DNAMAN 對煙草GATA蛋白進(jìn)行多重序列比對［32］。

使用煙草品種K326 更新版本的基因組數(shù)據(jù)庫（Edwards 2017 版本）（https://solgenomics.net/organis m/Nicotiana_tabacum/genome），從數(shù)據(jù)庫中下載煙草GATA 基因結(jié)構(gòu)的文件(包含GFF、核酸和蛋白序列等)，利用 GSDS（Gene Structure Display Server；http://gsds.cbi.pku.edu.cn/）軟件分析煙草 GATA 基因結(jié)構(gòu)并繪圖。利用DNAman 6.0 軟件對煙草GATA基因家族成員的GATA保守域組成進(jìn)行分析。利用MEME（http://meme-suite.org/tools/meme）工具獲取煙草GATA 蛋白的保守基序（motif），motif 個數(shù)設(shè)置為10個。

1.2.3 基因表達(dá)分析

利用不同成熟期中部葉（M1～M5）的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)［33］，獲取NtGATA 的表達(dá)值（FPKM 值）。不同成熟期煙葉（M1～M5）的判斷主要基于葉色、葉脈和絨毛等外觀特征［34］。其中：M1 葉色翠綠，茸毛多；M2葉緣泛黃，茸毛部分脫落，主脈半白；M3葉片黃多綠少，葉面出現(xiàn)黃色凸起，主脈和支脈有部分發(fā)白，茸毛脫落；M4 葉面80%以上變黃，茸毛脫落，主脈全白；M5 煙葉片黃白色，葉尖卷曲干枯。利用R 語言中g(shù)plots 包的Heatmap 功能分析不同成熟時期煙葉中NtGATA 基因表達(dá)量的變化。采用植物總RNA 提取試劑盒分別提取經(jīng)各脅迫處理樣品的總RNA。采用 SYBR Premix Ex Taq（Takara）兩 步 法 進(jìn) 行qRT-PCR 測定，qRT-PCR 引物序列和內(nèi)參基因引物見表1。設(shè)置3次重復(fù)，以對照煙葉基因表達(dá)量為參照，采用 2-△△Ct方法［35］計算煙草 GATA 家族各個成員的相對表達(dá)量。

表1 煙草NtGATA 基因qRT-PCR 引物Tab.1 Primers for qRT-PCR analysis of NtGATA genes in tobacco

2 結(jié)果與分析

2.1 煙草GATA基因家族成員及理化性質(zhì)分析

通過相似性搜索，在煙草基因組中共獲得64 個初步的GATA 候選蛋白（去除重復(fù)），利用CDD 工具分析這些序列的保守結(jié)構(gòu)域，發(fā)現(xiàn)其中7個蛋白不含該家族典型的鋅指結(jié)構(gòu)域（pfam00320），將這些序列剔除，最終在煙草全基因組中確定了57 個GATA 基因家族成員。對57個煙草GATA蛋白的理化性質(zhì)分析（表2）發(fā)現(xiàn)，氨基酸長度從77 到681 不等，其中NtGATA51 的氨基酸長度最短為 77 aa，NtGATA28 的氨基酸長度最大為681 aa，說明各成員之間的氨基酸保守性較差。分子量從8 251.34 Da（NtGATA51）到 73 703.62 Da（NtGATA28）不等，等電點在 4.93～9.99 之間。所有成員的疏水性指數(shù)均為負(fù)值（-0.367～ -1.008），可見煙草GATA 蛋白均為不同程度的親水蛋白［28］。

表2 煙草GATA 基因信息Tab.2 Information on GATA genes in tobacco

表2（續(xù)）

2.2 NtGATA基因結(jié)構(gòu)與進(jìn)化分析

將57個NtGATA分成4個亞族（Ⅰ～Ⅳ）(圖1A)，其中第Ⅰ亞族成員數(shù)量最多，達(dá)到29個（約50.9%）；第Ⅱ亞族次之，包含14個成員（約24.6%）；第Ⅲ亞族有8個成員（約占14.0%）；第Ⅳ亞族成員最少，僅6個成員（約10.5%）。煙草GATA基因家族成員的外顯子個數(shù)差異較大（圖1B），變化區(qū)間在1（NtGATA16）到17（NtGATA28）之間；每個亞族具有相似的基因結(jié)構(gòu)，同一亞族的外顯子數(shù)量與長度大體相似；值得注意的是，第Ⅱ亞族中的NtGATA3 的基因結(jié)構(gòu)與亞族中的其他成員差異較大，可能是進(jìn)化過程中發(fā)生了內(nèi)含子的插入；第Ⅰ亞族和第Ⅱ亞族外顯子長度較長，外顯子個數(shù)相對較少，大多在1～3個之間；第Ⅲ亞族和第Ⅳ亞族的NtGATAs 外顯子長度較短，但是外顯子個數(shù)較多，大多在8～10個之間。

圖1 煙草GATA家族基因結(jié)構(gòu)分布與進(jìn)化Fig.1 Structure and evolution of tobacco GATA gene family

2.3 NtGATA蛋白保守結(jié)構(gòu)分析

利用MEME 工具獲取了煙草GATA 蛋白的10個保守基序（motif），見表3?；蚍治鼋Y(jié)果（圖2）表明：同一亞族中大部分成員具有相似的基序組成。第Ⅰ亞族成員較多，其保守基序數(shù)量在1～5個之間，其中motif 2、7、9為第Ⅰ亞族特有的保守基序。第Ⅱ亞族成員只含有motif 1，是4 個亞族中motif 種類最少的亞族。第Ⅲ亞族的8 個成員中均有motif 1 和motif 4，其中兩個成員（NtGATA4 與NtGATA47）還具備第Ⅲ亞族特有的保守基序motif 3 和motif 4。第Ⅳ亞族含有6種保守基序，是保守基序種類最豐富的亞族，其中motif 5、6、8、10 為第Ⅳ亞族特有的保守基序。

圖2 NtGATA蛋白質(zhì)保守基序分布Fig.2 Distribution of conserved motifs of NtGATA proteins

表3 煙草GATA蛋白的保守基序信息Tab.3 Conserved motifs of tobacco NtGATA proteins

通過 DNAMAN 對 57 個 GATA 蛋白序列（圖 3）的聯(lián)配分析發(fā)現(xiàn)，除第Ⅱ亞族的NtGATA44 和NtGATA51以及第Ⅳ亞族的NtGATA8、NtGATA49和NtGATA56 外的52 個煙草GATA 基因均含有完整的鋅指結(jié)構(gòu)域。NtGATA44 與NtGATA51 丟失了第2個 半 胱 氨 酸 對 ，而 NtGATA8、NtGATA49 和NtGATA56丟失了第1個半胱氨酸對，可能是在進(jìn)化過程中造成了丟失。57個GATA蛋白鋅指結(jié)構(gòu)域的形式分為兩大類，分別為C-X2-C-X18-C-X2-C 和C-X2-C-X20-C-X2-C。 其 中 結(jié) 構(gòu) 域 為C-X2-C-X20-C-X2-C 的8 個成員均來自第Ⅲ亞族。其余49 個第Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ亞族成員結(jié)構(gòu)域均為C-X2-C-X18-C-X2-C。4 個的亞族中的結(jié)構(gòu)域氨基酸組成高度保守，如鋅指結(jié)構(gòu)域的第13、14、17、19和20號位點上的氨基酸，依次為蘇氨酸、脯氨酸、精氨酸、甘氨酸和脯氨酸（圖中第1 個氨基酸作為第1個位點）。但各亞族也存在個別特異的氨基酸，如第Ⅰ亞族煙草GATA蛋白特有的保守氨基酸為鋅指結(jié)構(gòu)域第15 號位點上的谷氨酰胺以及第25 號位點上的蘇氨酸；第Ⅲ亞族特有的保守氨基酸為第16號位點上的甲硫氨酸、第18號位點上的精氨酸以及第32號位點上的亮氨酸；第Ⅳ亞族特有的保守氨基酸為第22 號位點上的谷氨酸。此外，第Ⅲ亞族NtGATA蛋白還具有一個顯著特征，即在鋅指結(jié)構(gòu)域的第11和12號位點上插入了兩個氨基酸。

圖3 煙草GATA蛋白成員保守結(jié)構(gòu)域Fig.3 Conserved domains of tobacco GATA family proteins

2.4 煙草GATA轉(zhuǎn)錄因子家族的系統(tǒng)進(jìn)化分析

參照 Reyes 等［1］在擬南芥中 GATA 家族的分組，整合57 條煙草的GATA 蛋白序列和30 條擬南芥的GATA 蛋白序列構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹并進(jìn)行分類，將GATA 蛋白聚類成4 個亞族，見圖4。各個亞族成員數(shù)量分布與擬南芥基本吻合［1，29］，其中第Ⅰ亞族的成員最多，擁有29個煙草的GATA家族成員和14個擬南芥的GATA 成員，約占所有GATA 成員的50%，而第Ⅳ家族的成員最少，僅含有6個煙草GATA成員和2 個擬南芥的GATA 成員。此外，4 個分支中均含有煙草和擬南芥的GATA 家族成員，說明這兩個物種的GATA家族成員并未因物種差異而進(jìn)化出單獨的分支，推測GATA 家族的基本特征在這兩個物種分化之前就已經(jīng)形成，而且在進(jìn)化上較為保守。所構(gòu)建的進(jìn)化樹中共鑒定出38對同源蛋白，其中直系同源蛋白較少，僅有1 對（NtGATA35 與AtGATA7），其余37 對均為旁系同源蛋白（煙草27 對，擬南芥10對）。煙草的旁系同源蛋白對的數(shù)量遠(yuǎn)多于擬南芥的旁系同源蛋白對的數(shù)量，推測是由于普通煙草為異源四倍體，從而產(chǎn)生大量的同源基因所致。

圖4 煙草與擬南芥GATA基因家族系統(tǒng)進(jìn)化樹Fig.4 Phylogenetic tree of GATA gene family in Nicotiana tabacum and Arabidopsis thaliana

2.5 NtGATA 基因在不同衰老程度煙葉中的表達(dá)分析

根據(jù)成熟期（M1～M5）煙葉的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，從中獲取NtbGATA 基因的表達(dá)量數(shù)據(jù)，整合表達(dá)量較高的46 個NtGATA 基因（PFKM≥0.5）并繪制熱圖（圖5）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：第Ⅲ組的9個基因在不同成熟時期中的表達(dá)均較高，而第Ⅱ組的10個基因的表達(dá)量較低；第Ⅰ組的家族成員表達(dá)量居中，其中有部分基因表達(dá)表現(xiàn)出明顯的時空特異性，例如NtGATA55、NtGATA52、NtGATA11 和 NtGATA1 等在 M2 和 M3 時期有較高的表達(dá)量；NtGATA32 基因在煙葉M5 時期的表達(dá)量遠(yuǎn)高于其他時期。值得注意的是，部分基因的表達(dá)與成熟度呈現(xiàn)出較高的相關(guān)性，例如第Ⅲ組中的NtGATA25和NtGATA35在葉片成熟過程中的基因表達(dá)量隨著煙葉成熟度的提高逐漸降低；第Ⅰ組中的NtGATA44 在葉片成熟過程中的表達(dá)量則呈現(xiàn) 上 升 趨 勢 ；NtGATA1、NtGATA11、NtGATA52 和NtGATA55隨著煙葉成熟度的提高，表達(dá)量先升高后下降，在M2時期表達(dá)量最高。這暗示著在煙葉衰老過程中，NtGATA 基因家族成員的功能可能存在多樣性。

圖5 NtGATA基因在不同成熟期煙葉中的表達(dá)分析Fig.5 Expression of NtGATA in tobacco leaves at different maturity stages

2.6 NtGATA基因在非生物脅迫下的表達(dá)分析

隨機挑選了 10 個基因（NtGATA1、NtGATA5、NtGATA6、NtGATA7、NtGATA11、NtGATA25、NtGATA27、NtGATA48、NtGATA54 和 NtGATA55），利用 qRT-PCR分析10個基因在干旱、低溫和鹽脅迫下的表達(dá)量變化。由圖 6A 可知，在干旱脅迫下，NtGATA1 表達(dá)量輕微上調(diào)，其余9 個NtGATA 基因均表現(xiàn)出不同程度的下調(diào)；而在低溫脅迫條件下（圖6B），NtGATA1基因表達(dá)量明顯上調(diào)，暗示該基因可能在抗低溫脅迫中發(fā)揮重要作用；其余9 個基因（尤其NtGATA6、NtGATA11、NtGATA25、NtGATA54 和 NtGATA55）表現(xiàn)為明顯下調(diào)；在鹽脅迫條件下（圖 6C），10 個NtGATA 基因的表達(dá)量均明顯低于對照，其中NtGATA54 的表達(dá)量幾乎下降了20 倍。推測大多數(shù)煙草GATA基因可能在干旱、低溫和鹽脅迫中起負(fù)向調(diào)控作用。

圖6 NtGATA基因在低溫、鹽和干旱脅迫條件下的表達(dá)分析Fig.6 Expressions of NtGATA genes under cold, salt and drought stresses

3 討論

利用生物信息學(xué)方法，在煙草全基因組中鑒定出57個GATA基因家族成員，與擬南芥（30個）、水稻（29 個）中的GATA 家族相比，煙草中GATA 家族成員數(shù)量明顯較多。這可能與煙草是異源四倍體的性質(zhì)相關(guān)，煙草異源四倍體分別來源于林煙草與絨毛狀煙草［36］。研究表明，基因在發(fā)生倍增現(xiàn)象后，往往會出現(xiàn)兩個相同的基因，即同一基因的兩個拷貝，隨后在自然選擇的作用下，由于一個拷貝就能維持基因原有的功能，因此，當(dāng)另一個基因拷貝上發(fā)生的突變時便很容易被積累，從而演變成假基因或進(jìn)化出具有新功能的同源基因［37］，所以，基因組多倍化后，容易進(jìn)化出大量的新基因。煙草基因組的異源多倍化可能是煙草GATA基因家族成員擴(kuò)增的重要原因。

植物的衰老過程中，一些轉(zhuǎn)錄因子會激活或抑制逆境基因的表達(dá)，其實質(zhì)是細(xì)胞的程序性死亡［38］。煙葉成熟過程中葉色的轉(zhuǎn)換是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包含了葉綠體的降解和一系列物質(zhì)能量的轉(zhuǎn)變，實際上也是一種衰老的過程。本研究中發(fā)現(xiàn)NtGATA 基因在煙葉中廣泛表達(dá)，而且大多數(shù)NtGATA基因在煙葉的不同成熟時期呈現(xiàn)出差異性表達(dá)；在水稻中GATA基因家族成員的過量表達(dá)可以延緩其衰老［39］；這與王志敏等［25］研究提出的GATA 轉(zhuǎn)錄因子對植物葉片衰老起調(diào)控作用的結(jié)論相符。此外，還有部分NtGATA基因隨著煙葉成熟程度的提高表達(dá)量表現(xiàn)出規(guī)律性的變化，例如NtGATA25 和 NtGATA35 基因表達(dá)量隨著煙葉成熟度的增加逐漸降低，NtGATA44隨成熟度提高呈現(xiàn)上升趨勢，我們推測這些基因可能在煙葉成熟衰老過程中發(fā)揮重要作用，可進(jìn)一步開發(fā)為煙葉成熟鑒定的標(biāo)記基因。

本研究中還發(fā)現(xiàn)，在干旱、低溫和鹽脅迫條件下，NtGATA 基因家族成員表達(dá)量大多呈現(xiàn)下調(diào)趨勢，其中NtGATA54 在鹽脅迫條件下，表達(dá)量下降了近20 倍，說明煙草GATA 基因家族成員對逆境響應(yīng)敏感，這與王娟等［13］得出的GATA 轉(zhuǎn)錄因子響應(yīng)植物在非生物脅迫下的調(diào)節(jié)機制相同。在玉米的GATA基因家族研究中，玉米GATA基因家族成員在熱脅迫過程中響應(yīng)各異，有些基因呈現(xiàn)上調(diào)表達(dá)，有些基因則表現(xiàn)出下調(diào)表達(dá)［40］。這說明GATA基因家族在長期進(jìn)化過程發(fā)生了功能分化，各物種中的不同成員在不同逆境脅迫環(huán)境下存在響應(yīng)程度的差異。

4 結(jié)論

通過生物信息學(xué)分析的方法在煙草基因組中共鑒定出57個GATA基因，分為4個亞族。NtbZIP成員基因結(jié)構(gòu)多樣，各GATA 蛋白成員具有典型的鋅指結(jié)構(gòu)域；大多數(shù)NtGATA基因在不同成熟時期的煙葉中均有表達(dá)，且不同成員的表達(dá)模式存在差異；其中大部分NtGATA基因?qū)洹Ⅺ}和干旱等非生物脅迫存在不同程度的響應(yīng)。說明煙草GATA 基因家族成員在煙葉成熟衰老及逆境脅迫響應(yīng)中可能具有重要的調(diào)控作用。