辣椒DREB轉(zhuǎn)錄因子鑒定及其在澇害脅迫下的表達(dá)分析

鄭佳秋　王薇薇　梅燚　吳永成　萬紅建　潘寶貴　尤春　劉哲　沈峰　馮汝超

摘要： 基于辣椒全基因組序列，對(duì)辣椒脫水響應(yīng)元件結(jié)合因子（DREB）基因家族進(jìn)行鑒定、系統(tǒng)分析、染色體定位，并對(duì)澇害脅迫下其表達(dá)特性進(jìn)行研究。在辣椒基因組中鑒定出40個(gè)CaDREB基因，分布在12條染色體上，編碼108～452個(gè)氨基酸。系統(tǒng)進(jìn)化樹分析結(jié)果表明，辣椒DREB基因分為3大類。脅迫數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，在澇害脅迫下，CaDREB家族中的一些基因表達(dá)發(fā)生變化。

關(guān)鍵詞： 辣椒；DREB；基因結(jié)構(gòu)；澇害脅迫；表達(dá)分析

中圖分類號(hào)： S641.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1000-4440（2023）01-0148-12

Identification of DREB transcription factor in pepper and expression analysis of DREB gene under waterlogging stresses

ZHENG Jia-qiu¹， WANG Wei-wei¹， MEI Yi¹， WU Yong-cheng¹， WAN Hong-jian²， PAN Bao-gui³， YOU Chun⁴， LIU Zhe¹， SHEN Feng¹， FENG Ru-chao¹

（1.Institute of Agricultural Sciences in Coastal Area of Jiangsu Province，Yancheng 224002，China；2.Zhejiang Academy of Agricultural Sciences，Hangzhou 310021，China;3.Jiangsu Academy of Agricultural Sciences，Nanjing 210014，China;4.Yancheng Vegetable Technical Guidance Station， Yancheng 224002，China）

Abstract： Based on the whole genome sequence of pepper， identification， phylogenetic analysis and chromosomal location were done for dehydration responsive element-binding factor （DREB） gene family of pepper， and its expression characteristics was studied under waterlogging stress conditions. The results showed that， 40 CaDREB genes were identified and were distributed on 12 chromosomes， encoding 108-452 amino acids. Analysis of phylogenetic tree showed that， CaDREB genes from pepper were grouped into three classes. Stress data analysis showed that， the expression of some members of the CaDREB gene family altered under waterlogging stress conditions.

Key words： pepper;DREB;gene structure;waterlogging stress;expression analysis

辣椒（Capsicum annuum L.）屬于茄科（Solanaceae）辣椒屬（Capsicum），原產(chǎn)于中南美洲熱帶亞熱帶地區(qū)，在中國(guó)有著悠久的栽培歷史，年種植面積約2.13×10⁶hm²，是中國(guó)種植面積最大的蔬菜作物之一。其漫長(zhǎng)悠久的栽培史預(yù)示著辣椒具有較強(qiáng)的耐受性，能夠適應(yīng)各種氣候環(huán)境的變化^[1-2]。然而，辣椒屬于旱生淺根性植物，再生能力差，極易受到水澇脅迫危害，淹水?dāng)?shù)小時(shí)便會(huì)成片死亡，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重^[3]，挖掘辣椒抗逆性候選基因已是當(dāng)前辣椒抗逆育種的重要基礎(chǔ)工作。有研究結(jié)果表明，脫水響應(yīng)元件結(jié)合因子（DREB）在植物應(yīng)答非生物脅迫抗性調(diào)控中具有重要作用^[4-6]。在水稻、馬玲屬和花生等作物中均有DREB基因家族的報(bào)道，但還沒有全面了解辣椒屬中DREB基因的結(jié)構(gòu)和功能。

植物特有的DREB基因是AP2/ERF基因家族的一個(gè)分支，家族中每個(gè)成員都包含一個(gè)AP2結(jié)構(gòu)域，在應(yīng)對(duì)非生物脅迫中具有重要作用^[7]。根據(jù)AP2結(jié)構(gòu)域的數(shù)量和不同的保守域，AP2/ERF基因家族分為ERF、DREB、AP2、RAV 和 Soloist^[8]。ERF 和 DREB都含有1個(gè)AP2結(jié)構(gòu)域，它們的區(qū)別在于AP2結(jié)構(gòu)域上氨基酸第14和19位點(diǎn)，ERF亞家族中是丙氨酸（A）和天冬氨酸（D），而DREB亞家族中則為纈氨酸（V）和谷氨酸（E）^[9]。DREB最早在耐鹽和鹽敏感的擬南芥植株中被發(fā)現(xiàn)，定名為 DREB1/DRBF-1 ^[10]。目前已經(jīng)在擬南芥、稻屬^[8]、小麥屬 ^[11-12]、玉米 ^[13-14]、大豆 ^[15]、高粱^[16]、辣椒^[17]、花生^[18]和油菜 ^[19]等作物上鑒定出DREB基因，其中擬南芥中鑒定出56個(gè)DREB基因，數(shù)量最多。DREB特異結(jié)合的順式作用元件DRE核心序列是5′-TACCGACAT-3′，在擬南芥和水稻中DRE結(jié)合的DREB1A基序是5′-ACCGAC-3′或者5′-GCCGAC-3′，物種間具有保守性，這有助于通過基因工程提高植物的耐受性^[20]。DREB基因除了DRE元件結(jié)合位點(diǎn)外還有幾個(gè)保守基序，如N端的核定位信號(hào)（NLS）、絲氨酸/蘇氨酸的富集區(qū)。DREB1中NLS在N端一直都是保守的，如“PKRPAGRTKFRETRHP”，在C端LWSY區(qū)域是保守的。

DREB三個(gè)亞族中DREB1的結(jié)構(gòu)、功能和分子機(jī)制的研究較全面，但DREB2 和 DREB3的研究較少。有研究結(jié)果表明冷脅迫可以誘導(dǎo)DREB1基因，而DREB2基因則與鹽、干旱和熱脅迫相關(guān)^[21-22]，但需要翻譯后修飾和磷酸化來激發(fā)DREB2基因活性。AtDREB1A、OsDREB1A和OsDREB1B響應(yīng)冷脅迫，而OsDREB2A與干旱和高鹽脅迫相關(guān)^[23-24]。研究發(fā)現(xiàn)冷應(yīng)激和干旱可誘導(dǎo)小麥TaDREB1、WCBF2和WDREB2表達(dá)，WDREB2同時(shí)響應(yīng)鹽脅迫。大豆中鑒定的DREB基因大多與干旱和鹽脅迫相關(guān)。干旱和鹽脅迫可快速誘導(dǎo)辣椒中CaDREB-LP1表達(dá)。DREB不僅表現(xiàn)為脅迫特異性，還表現(xiàn)出組織表達(dá)特異性，如鹽脅迫下AhDREB1在根中大量表達(dá)，但在莖和葉片中表達(dá)較弱^[25]。非生物脅迫下GmDREBa和GmDREBb在葉片中表達(dá)量較高，而GmDREBc則在根部大量表達(dá)^[26]。DREB調(diào)控植物響應(yīng)非生物脅迫的分子機(jī)制分為2種，第一種是DREB基因激活對(duì)應(yīng)激產(chǎn)生特異反應(yīng)的基因，直接調(diào)控它們的表達(dá)水平，第二種是DREB基因調(diào)控其他的TFs進(jìn)一步誘導(dǎo)它們自己的靶基因產(chǎn)生應(yīng)激。因此DREB能夠同時(shí)誘導(dǎo)多個(gè)脅迫敏感基因，調(diào)控植物應(yīng)對(duì)非生物脅迫^[27]。

辣椒富含維生素C和辣椒素，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富^[28]，辣椒在全球各地廣泛種植，種植面積和消費(fèi)量已使其成為世界第三大蔬菜。研究辣椒抗逆育種栽培，有利于提高辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)。DREB基因可以不依賴于ABA途徑而發(fā)揮作用，因此在提高植物非生物脅迫耐力上具有重要作用。本研究基于辣椒全基因組序列，鑒定辣椒中DREB基因家族，分析系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系及不同組織和澇害脅迫下的表達(dá)模式，系統(tǒng)地分析辣椒中DREB結(jié)構(gòu)和功能，了解DREB基因在辣椒中的進(jìn)化模式，為進(jìn)一步探索其功能、創(chuàng)制抗逆新種質(zhì)資源奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 CaDREB基因家族的鑒定

從數(shù)據(jù)庫(kù)中（www.uniprot.org）下載擬南芥、稻屬、番茄、馬鈴薯的DREB蛋白序列，用蛋白質(zhì)家族數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//pfam.xfam.org）鑒定已下載的DREB蛋白質(zhì)序列中的AP2結(jié)構(gòu)域序列，用這些結(jié)構(gòu)域進(jìn)一步鑒定辣椒基因組中的候選DREB蛋白。通過BLAST在辣椒的基因組（http：//peppersequence.genomics.cn/page/species/index.jsp）中找到中國(guó)栽培辣椒遵辣-1。利用hmmer3在EMBL-EBI （http：//pfam.xfam.org）上發(fā)現(xiàn)候選DREB中保留了1個(gè)重要的AP2結(jié)構(gòu)域，根據(jù)辣椒注釋庫(kù)（http：//peppersequence.genomics.cn/page/species/index.jsp）進(jìn)行注釋。

1.2 CaDREB基因家族的多序列比對(duì)、系統(tǒng)發(fā)育樹分析和染色體定位

外顯子-內(nèi)含子結(jié)構(gòu)模式圖由GSDS（http：//gsds.cbi.pku.edu.cn/）繪制。通過ClustalX軟件對(duì)遵辣-1基因組和擬南芥、水稻中鑒定的DREB/ERF進(jìn)行氨基酸序列比對(duì)，再用MEGA 6.0軟件采用鄰接法（NJ），校驗(yàn)參數(shù)Bootstrap重復(fù)1 000次，構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹^[29]，依據(jù)已知的擬南芥中DREB的分組將辣椒中的DREB進(jìn)行分類。結(jié)合辣椒基因組數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得的辣椒DREB基因位置信息，利用Mapmark 3.0進(jìn)行染色體定位，在線（http：//chibba.agtec.uga.edu/duplication/index/locus）分析這些基因的串聯(lián)重復(fù)和片段重復(fù)特征。比對(duì)“遵辣-1”辣椒基因組中的所有基因 （參數(shù)：E值為1×10^-5）， 利用MCScanX系統(tǒng)參數(shù)分析整個(gè)基因組中的串聯(lián)重復(fù)和片段重復(fù)特征^[30]。

1.3 試驗(yàn)材料和RT-PCR分析

耐澇辣椒材料涮椒（Capsicum chinense Jacq. ）和澇敏感辣椒栽培種0453（Capsicum annuum L.）種子由江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所蔬菜花卉研究室提供。辣椒種子用55 ℃溫水處理20 min后，放在28 ℃水中浸泡6 h，取出種子用濕紗布包好，置于30 ℃黑暗光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行催芽，每天用自來水沖洗1次，大約4 d種子露白，播于穴盤中育苗，放在塑料大棚中進(jìn)行生長(zhǎng)，培養(yǎng)條件為晝溫20～28 ℃、夜溫10～18 ℃。于六葉一心期進(jìn)行澇脅迫處理，水層高于土層表面2 cm左右，于試驗(yàn)開始時(shí)及開始后第2 d、4 d、6 d、10 d分別對(duì)辣椒根、莖、葉取樣，通過熒光定量法分析DREB基因在辣椒組織中的表達(dá)情況。

采用RNA提取試劑盒（ISINOGENE/R1002L），參考說明書分別提取辣椒根、莖、葉的總RNA。參照逆轉(zhuǎn)錄試劑盒（Applied Biological Masterials Inc/G492）說明書合成cDNA。CaDREB基因特異引物由Prime5軟件設(shè)計(jì)。

采用實(shí)時(shí)定量PCR檢測(cè)CaDREB基因在澇害脅迫下的時(shí)空表達(dá)，用qPCR試劑盒（品牌及型號(hào)：Applied Biological Masterials Inc/MasterMix-S），在熒光定量PCR儀（品牌及型號(hào)：Thermo Fisher/7300 Plus Read-Time PCR System）上檢測(cè)基因的表達(dá)量。總反應(yīng)體系為10 μl：5.00 μl EvaGreen 2×qPCR Master MiX混合液，1.00 μl Template DNA，0.25 μl上游引物（10 μmol/L），0.25 μl下游引物（10 μmol/L），3.50 μl Nuclease-free H₂O。PCR條件為二步法：95 ℃變性10 min；之后每一步95 ℃變性15 s，63 ℃退火延伸30 s，40次循環(huán)。每次在延伸階段讀取熒光值。循環(huán)結(jié)束后制作熔解曲線?；虮磉_(dá)水平的計(jì)算參照2^-△△Ct法^[31]。

2 結(jié)果與分析

2.1 CaDREB基因的鑒定

從通用蛋白質(zhì)資源庫(kù)（Uniprot）中下載42個(gè)已知DREB蛋白，其中15個(gè)來自擬南芥，16個(gè)來自稻屬，4個(gè)來自番茄，7個(gè)來自馬鈴薯。用這42個(gè)DREB蛋白中的AP2結(jié)構(gòu)域通過BLAST鑒別出136個(gè)辣椒蛋白質(zhì)含有AP2結(jié)構(gòu)域，這136個(gè)蛋白質(zhì)包含116個(gè)DREB/ERF 蛋白， 17個(gè)AP2蛋白， 1個(gè)RAV蛋白，1個(gè)包含3個(gè)AP結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)，1個(gè)包含2個(gè)AP2結(jié)構(gòu)域和1個(gè)RRM_DME域的蛋白質(zhì)。利用hmmer3 在 EMBL-EBI中發(fā)現(xiàn) 116個(gè) DREB/ERF 基因編碼蛋白質(zhì)中每個(gè)蛋白質(zhì)都包含一個(gè)典型的AP2結(jié)構(gòu)域?；诙嘈蛄斜容^和系統(tǒng)發(fā)育分析，從上述基因群中分離出40個(gè)辣椒DREB（CaDREB），針對(duì)這一家族開展研究。CaDREB基因編碼的蛋白質(zhì)有108～452個(gè)氨基酸，其中CaDREB2-12編碼的蛋白質(zhì)最長(zhǎng)，有452個(gè)氨基酸，CaDREB1-10編碼的蛋白質(zhì)最短，有108個(gè)氨基酸（表1）。

2.2 CaDREB基因的結(jié)構(gòu)分析

通過分析CaDREB基因結(jié)構(gòu)進(jìn)化情況，發(fā)現(xiàn)CaDREB基因內(nèi)含子較少。組Ⅰ中除了CaDREB1-6有一個(gè)比較長(zhǎng)的和一個(gè)短的內(nèi)含子外其他基因都沒有內(nèi)含子。組Ⅱ中一個(gè)分支上的5個(gè)基因（CaDREB2-8、CaDREB2-7、CaDREB2-2、CaDREB2-10、CaDREB2-1）都有內(nèi)含子，其他分支上，除CaDREB2-5和CaDREB2-12外其他基因都沒有內(nèi)含子，表明在辣椒DEREB基因家族演變過程中分支上共同經(jīng)歷了內(nèi)含子增加事件。在組Ⅲ中除了CaDREB3-4 有一個(gè)相對(duì)短的內(nèi)含子，CaDREB3-3有一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)的內(nèi)含子，其他基因沒有內(nèi)含子，表明辣椒中DREB基因家族在演變過程中經(jīng)歷了數(shù)個(gè)內(nèi)含子損益的事件（圖1）。

2.3 CaDREB基因的系統(tǒng)發(fā)育樹和保守序列分析

為了解CaDREB基因的序列特征，采用ClustalX和DNAMAN 6.0軟件對(duì)辣椒40個(gè)CaDREB基因的AP2結(jié)構(gòu)域進(jìn)行多重序列比對(duì)（圖2）。DREB蛋白質(zhì)AP2第14位保守結(jié)構(gòu)域是纈氨酸，第19位是谷氨酸^[8]。本研究發(fā)現(xiàn)辣椒3個(gè)CaDREB亞組中只有CaDREB3中的第14位是保守的纈氨酸（V），CaDREB1和CaDREB2在組內(nèi)相對(duì)保守，分別是賴氨酸（K）和色氨酸（W）。第19位氨基酸在各組內(nèi)部是相對(duì)保守的：CaDREB1中是異亮氨酸（I），CaDREB32中是精氨酸（R），CaDREB3 中是亮氨酸（L）。依據(jù)DREB在擬南芥和水稻中的分類，辣椒中40個(gè)DREB基因分成3類：23個(gè)CaDREB1基因， 12個(gè) CaDREB2 基因和5個(gè) CaDREB3 基因（圖3）。40個(gè)DREB基因的保守基序是YRG、WLG 和 RAYD，這些結(jié)構(gòu)在CaDREB1 和CaDREB2中是保守的，而RADY未出現(xiàn)在 CaDREB3中，CaDREB1、CaDREB2和CaDREB3的每一組都有一個(gè)唯一的序列結(jié)構(gòu)（圖4）。

2.4 CaDREB基因家族的染色體定位和串聯(lián)重復(fù)分析

40個(gè)DREB基因中，35個(gè)DREB基因不均勻地分散在辣椒的12條染色體上，另外5個(gè)基因不能定位在任何一條染色體上。這些基因傾向聚集在染色體1、3、4、6 和 9上，每條染色體上的基因數(shù)量大約在4～6個(gè)，在染色體2、7、8、10、11和12上每條染色體上定位1個(gè)基因。CaDREB3中只有CaDREB3-1和CaDREB3-2基因定位在有注釋的染色體上（圖5）。

一些DREB基因趨向聚集在一些染色體上，已形成3個(gè)聚集群。這些聚集群不均勻地分散在整個(gè)基因組中，集中在3條染色體上，每一個(gè)聚集群中大約有3～4個(gè)基因，最大的聚集群在1號(hào)染色體上，包含CaDREB1-3、CaDREB1-4、CaDREB1-5和 CaDREB1-6。本研究未發(fā)現(xiàn)在辣椒基因組中有片段重組。

2.5 CaDREB基因在不同組織中的表達(dá)分析

用RNA-seq數(shù)據(jù)庫(kù)分析高等植物基因的不同表達(dá)水平非常便利^[32]。本研究從遵辣-1 RNA序列數(shù)據(jù)庫(kù)中分析40 個(gè)DREB基因在辣椒蕾、花、根、莖和葉中的表達(dá)水平。其中CaDREB3-2、CaDREB1-10、CaDREB2-9和CaDREB2-3基因在任何組織中都沒有表達(dá)，其余36個(gè) CaDREB基因表達(dá)量因基因和組織的不同而變化（圖6），表現(xiàn)出組織特異性。大多數(shù)第1類DREB基因集中在莖中高量表達(dá)，如基因CaDREB1-6、CaDREB1-9、CaDREB1-19、 CaDREB1-20、CaDREB1-13、CaDREB1-3和CaDREB1-18只在莖中表達(dá)，表現(xiàn)莖的表達(dá)特異性。CaDREB2-4、CaDREB2-5和CaDREB1-8在葉片中高量表達(dá)，在其他組織中的表達(dá)量很弱。CaDREB1-16、CaDREB1-14、CaDREB2-11、CaDREB3-3和CaDREB3-5表現(xiàn)為根表達(dá)特異性。CaDREB1-17、CaDREB1-23、CaDREB2-1和CaDREB2-10在蕾中表達(dá)量最高，CaDREB1-1和CaDREB3-4在花中表達(dá)量最高，而第3類DREB基因中只有CaDREB3-4在花和蕾中表達(dá)量均較高，推測(cè)它們與作物的生殖生長(zhǎng)相關(guān)性較大。

2.6 CaDREB基因的表達(dá)模式分析

為研究CaDREB基因在澇害脅迫下的響應(yīng)情況，將耐澇材料涮椒和澇敏感栽培種0453在六葉一心期時(shí)進(jìn)行澇脅迫處理，水層高于土層表面2 cm左右，于試驗(yàn)開始時(shí)及開始后第2 d、4 d、6 d、10 d分別對(duì)根、莖、葉用熒光定量方法分析DREB在辣椒組織中的表達(dá)情況。從圖7中看出，在澇害脅迫下隨處理時(shí)間延長(zhǎng)，第Ⅰ類的CaDREB1-4和CaDREB1-5基因在辣椒葉片、莖和根部表達(dá)量逐漸上升，但在耐澇材料涮椒和澇敏感材料0453中表達(dá)量沒有明顯差異，而CaDREB1-18在澇脅迫第2 d時(shí)在辣椒莖和根部表達(dá)量快速上調(diào)隨后下降，第6 d時(shí)表達(dá)量再次上調(diào)，第10 d時(shí)在耐澇材料涮椒莖和根部表達(dá)量明顯高于栽培椒0453。第Ⅱ類的CaDREB2基因表達(dá)量在不同組織和不同處理時(shí)間中整體均較低，而CaDREB2-8表現(xiàn)出組織表達(dá)特異性，在葉片和莖部表達(dá)量較低，但在耐澇材料涮椒根部表達(dá)量呈上升趨勢(shì)，在脅迫第2 d表達(dá)量達(dá)到最高峰，脅迫期間在根部的表達(dá)量均表現(xiàn)出耐澇材料涮椒高于栽培椒0453，與鹽脅迫下轉(zhuǎn)基因煙草中AhDREB1的表達(dá)量相一致^[25]。第Ⅲ類的CaDREB3-5基因表達(dá)量在耐澇材料涮椒莖和根部隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)上調(diào)，在脅迫第10 d時(shí)表達(dá)量明顯高于澇敏感材料0453，推測(cè)CaDREB1-18、CaDREB2-8和CaDREB3-5這3個(gè)基因與植物耐澇性相關(guān)（圖7）。

3 討論

植物在逆境脅迫下，通過激活對(duì)應(yīng)激產(chǎn)生特異性反應(yīng)的基因來響應(yīng)逆境^［33-40］，這些基因有直接編碼重要抗逆性蛋白質(zhì)的功能基因，也有編碼調(diào)節(jié)蛋白的基因，在調(diào)節(jié)蛋白的基因中轉(zhuǎn)錄因子占比很大。許多植物通過轉(zhuǎn)錄因子啟動(dòng)基因的表達(dá)，主要受順式元件和反式因子的調(diào)控。DREB類轉(zhuǎn)錄因子在植物應(yīng)答逆境時(shí)能接受逆境信號(hào)并啟動(dòng)逆境應(yīng)答基因的表達(dá)^[26]。本研究基于辣椒全基因組序列，鑒定出DREB基因并探討了其染色體定位、結(jié)構(gòu)特性、系統(tǒng)進(jìn)化樹、結(jié)構(gòu)域、非生物脅迫下的表達(dá)情況。

本研究在辣椒中鑒定出40個(gè)CaDREB基因，依據(jù)擬南芥和水稻中DREB的分類方法，將這40個(gè)DREB基因分成3大類：CaDREB1（23個(gè)）、CaDREB2（12個(gè)） 和CaDREB3（5個(gè)）。關(guān)于擬南芥的研究發(fā)現(xiàn)，DREB亞組的第14位氨基酸殘基都為纈氨酸（V），但第19位氨基酸殘基不都為谷氨酸（E）^[41]。本研究在多序列比對(duì)中發(fā)現(xiàn)，在AP2結(jié)構(gòu)域氨基酸第14位上只有CaDREB3 中是保守的纈氨酸（V），而CaDREB1是賴氨酸（K），CaDREB2是色氨酸（W），第19位氨基酸在各組內(nèi)部是相對(duì)保守的，可見該位點(diǎn)的保守性并不是絕對(duì)的，且其在不同物種中的保守性也有些差異。40個(gè)DREB基因的保守基序包含YRG、WLG 和 RAYD，但 RAYD沒有出現(xiàn)在CaDREB3中。40個(gè)DREB只中有35個(gè)DREB基因不均勻地分散在辣椒的12條染色體上，聚集趨向發(fā)生在CaDREB1和CaDREB2 2個(gè)亞組，最大的聚集群在1號(hào)染色體上，包含CaDREB1的4個(gè)基因，未發(fā)現(xiàn)重組片段。Kong等^[42]研究認(rèn)為，在多基因家族進(jìn)化中內(nèi)含子和外顯子結(jié)構(gòu)起主要作用。本研究的內(nèi)含子和外顯子結(jié)構(gòu)分析揭示了CaDREB基因含有少量的內(nèi)含子，最多有1～2個(gè)內(nèi)含子，這與菠蘿^[43]和大麥^[44]中的報(bào)道相一致。Jeffares等^[45]提出，能快速響應(yīng)各種脅迫的基因內(nèi)含子數(shù)量較少，CaDREB家族的這種基因結(jié)構(gòu)推測(cè)將有助于辣椒在應(yīng)對(duì)脅迫時(shí)能快速激活基因響應(yīng)應(yīng)激。

本研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的CaDREB1基因集中在莖中高量表達(dá)，如基因CaDREB1-6、CaDREB1-19 只在莖中表達(dá)，而CaDREB3基因中只有CaDREB3-4在花和蕾中表達(dá)，且在花中高量表達(dá)，表現(xiàn)出組織表達(dá)特異性，這與在大豆中的研究結(jié)果相一致^[26]。部分CaDREB基因能夠被不同組織器官（葉、莖和根）差異性調(diào)節(jié)，表明它們參與了不同非生物脅迫響應(yīng)和植物激素通路。通過熒光定量PCR研究發(fā)現(xiàn)，在澇害脅迫下CaDREB基因在不同組織和不同處理時(shí)間中表現(xiàn)出差異表達(dá)，其中第2類CaDREB基因在澇脅迫處理期間，在葉片、莖和根部的整體表達(dá)量均較低，而CaDREB1-18、CaDREB2-8和CaDREB3-5基因表達(dá)量在耐澇材料涮椒莖和根部隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)明顯上調(diào)且高于澇敏感栽培椒0453，推測(cè)這3個(gè)基因與植物耐澇性相關(guān)，需要進(jìn)一步驗(yàn)證這些基因在植物非生物脅迫中的功能。

本研究基于辣椒全基因組數(shù)據(jù)庫(kù)鑒定出40個(gè)CaDREB轉(zhuǎn)錄因子基因，分布在12條染色體上，參考擬南芥將系統(tǒng)進(jìn)化樹分為3類，各亞組內(nèi)氨基酸序列相對(duì)保守。序列分析結(jié)果顯示CaDREB基因內(nèi)含子較少（1～2個(gè)）。CaDREB基因表達(dá)具有組織特異性，澇害脅迫下的表達(dá)模式分析結(jié)果表明，有3個(gè)基因在耐澇材料涮椒的莖部和根部表達(dá)量均明顯上調(diào)。這些信息將為深入探究CaDREB基因在辣椒上的功能提供基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯：張震林）