謝冬冬,王武萍,何學(xué)高,黃曉華*
(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院,陜西 楊陵 712100;2.中華全國(guó)供銷(xiāo)合作總社 西安生漆涂料研究所,陜西 西安 710000)
轉(zhuǎn)錄因子是真核生物細(xì)胞內(nèi)通過(guò)與特定基因啟動(dòng)子結(jié)合以調(diào)控下游基因的表達(dá)的一類(lèi)蛋白[1]。通常含有寡聚化位點(diǎn)(oligomerization site)、轉(zhuǎn)錄激活區(qū)(activation domain)、DNA結(jié)合區(qū)(DNA-binding domain)以及核定位信號(hào)區(qū)(nuclear localization signal)等功能區(qū)域[2]。植物中轉(zhuǎn)錄因子類(lèi)型多樣,常見(jiàn)的有WRKY類(lèi)、ERF類(lèi)、MYB類(lèi)等,而MYB類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子是植物轉(zhuǎn)錄因子中數(shù)量較多的家族之一,其功能多樣[3]。MYB-DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(MYB-binding domain)是一段含有50~53個(gè)氨基酸殘基的不完全保守肽段[4]。該結(jié)構(gòu)域中分布有3個(gè)起疏水核心作用的相對(duì)保守的色氨酸殘基(彼此間隔18或19個(gè)氨基酸殘基),維持MYB轉(zhuǎn)錄因子的構(gòu)型[5]。MYB轉(zhuǎn)錄因子通常含有1~4個(gè)串聯(lián)的MYB-DNA 結(jié)合結(jié)構(gòu)域,依據(jù)MYB轉(zhuǎn)錄因子含有的結(jié)合結(jié)構(gòu)域數(shù)目的差異可將其分為4類(lèi),R1-MYB、R2R3-MYB、R1R2R3-MYB和R4-MYB[6]。其中R2R3類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子中R3結(jié)構(gòu)域的第一個(gè)色氨酸殘基通常被亮氨酸、異亮氨酸或苯丙氨酸等所取代[7]。在植物中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)MYB轉(zhuǎn)錄因子是玉米穗基因C1編碼的參與花青素代謝合成的C-MYB-like[8]?,F(xiàn)發(fā)現(xiàn)MYB類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子對(duì)植物的整個(gè)生命過(guò)程都具有重要的意義,包括形態(tài)建成[9]、生長(zhǎng)發(fā)育[10]、對(duì)生物和非生物脅迫的應(yīng)答[11-12]以及植物初生和次生代謝等[13]。
漆樹(shù)(Toxicodendronvernicifluum)為漆樹(shù)科(Anacardiaceae)漆屬(Toxicodendron)落葉喬木或小喬木,屬亞熱帶區(qū)系,新生代第三紀(jì)古老孑遺樹(shù)種[14],雌雄同株或異株,變異類(lèi)型多,歷經(jīng)7 000多萬(wàn)a的演化,彌足珍貴[15]。但由于漆樹(shù)種植的存活率偏低和過(guò)度利用,我國(guó)目前保存的漆樹(shù)資源稀少,下降趨勢(shì)明顯,發(fā)展前景堪憂[16]。生漆是漆樹(shù)乳汁道中所分泌的次生代謝產(chǎn)物,是一種優(yōu)良的天然涂料,生漆的產(chǎn)生和貯存的主要部位是漆樹(shù)各器官的韌皮部,以主干樹(shù)皮韌皮部為主要合成部位[17]。M.Zhaoetal[18]用光學(xué)顯微鏡(LM)和透射電子顯微鏡(TEM)研究了漆樹(shù)分泌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和原始分泌物,發(fā)現(xiàn)高爾基體可以產(chǎn)生帶有單層膜的分泌顆粒并將其運(yùn)輸?shù)劫|(zhì)膜中與細(xì)胞膜融合,結(jié)合細(xì)胞擴(kuò)散到漆汁道并聚集形成生漆。生漆的主要成分漆酚占生漆含量的40%~80%,屬類(lèi)黃酮類(lèi)物質(zhì)[19]。植物中類(lèi)黃酮類(lèi)物質(zhì)是苯丙酸合成途徑的一個(gè)分支,其合成途徑主要受一些酶基因和轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控,參與植物黃酮類(lèi)化合物生物合成的轉(zhuǎn)錄因子主要有MYB、bHLH和WD40重復(fù)蛋白[20]。因此,研究漆樹(shù)漆酚生物合成路徑,篩選并鑒定調(diào)控漆酚代謝的轉(zhuǎn)錄因子,有利于對(duì)漆樹(shù)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和利用。MYB轉(zhuǎn)錄因子參與植物次生代謝調(diào)控,對(duì)漆樹(shù)MYB轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行研究,有助于了解漆酚這一漆樹(shù)次生代謝產(chǎn)物的合成及調(diào)控機(jī)制。
漆樹(shù)材料采自西北農(nóng)林科技大學(xué)漆樹(shù)園。漆樹(shù)MYB轉(zhuǎn)錄因子源于實(shí)驗(yàn)室已構(gòu)建的漆樹(shù)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫(kù)(登錄號(hào):PRJNA587830)。從擬南芥信息資源(TAIR)數(shù)據(jù)庫(kù)(https://www.arabidopsis.org)下載擬南芥MYB轉(zhuǎn)錄因子家族氨基酸序列。
高通量測(cè)序工作由北京組學(xué)生物科技有限公司完成,綜合Pacbio SMRT三代技術(shù)和IlluminaX Ten二代測(cè)序技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)獲得漆樹(shù)轉(zhuǎn)錄組,經(jīng)初步篩選獲得89條MYB基因序列,氨基酸序列的獲取通過(guò)基因ID進(jìn)行搜索,然后在ORF Finder在線軟件(https://indra.mullins.microbiol.washington.edu/sms2/orf_find.html)的輔助下分析預(yù)測(cè)開(kāi)放閱讀框(ORF)并獲得具有全長(zhǎng)氨基酸序列的漆樹(shù)MYB轉(zhuǎn)錄因子家族蛋白基因序列。最后,將上述含有MYB功能域的序列提交至PlantTFcat(http://plantgrn.noble.org/PlantTFcat/)進(jìn)行比對(duì)分析,進(jìn)一步驗(yàn)證其是否屬于MYB類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子[21]。
運(yùn)用在線軟件SMART(http://smart.embl.de/)將驗(yàn)證正確的MYB蛋白序列進(jìn)行批量搜索并分類(lèi)[22],分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)為其所含有的DNA-binding domain的數(shù)目。利用MEGA 5.1對(duì)漆樹(shù)中的R2R3-MYB類(lèi)蛋白序列進(jìn)行比對(duì)并保存比對(duì)結(jié)果。刪除不保守區(qū)域,利用weblogo(http://weblogo.berkeley.edu/logo.cgi)對(duì)R2R3-MYB的DNA domain進(jìn)行結(jié)構(gòu)域特征分析[23]。
運(yùn)用The MEME Suite4.12.0(http://meme-suite.org/tools/meme)程序分析漆樹(shù)MYB家族蛋白的基序[24],基序?qū)挾茸钚≈翟O(shè)定為6、最大值為50,基序數(shù)量設(shè)為10,其余參數(shù)為默認(rèn)值。
選擇具有全長(zhǎng)氨基酸序列的漆樹(shù) MYB 轉(zhuǎn)錄因子家族蛋白,利用在線工具ProtParam(http://web.expasy.org/protparam/)對(duì)蛋白進(jìn)行一級(jí)結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)分析。蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)特征采用在線軟件SOPMA進(jìn)行分析(https://npsaprabi.ibcp.fr/cgibin/npsa_automat.pl?page=npsa_sopma.html)[25]。
使用WEGO在線注釋軟件(http://wego.genomics.org.cn/)對(duì)篩選獲得的漆樹(shù)MYB 轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行功能注釋分析[26]。
為進(jìn)一步探究漆樹(shù)MYB轉(zhuǎn)錄因子的功能,運(yùn)用MEGA 5.1軟件采用鄰近法(Neighbor-Joining)構(gòu)建包含125個(gè)擬南芥MYB轉(zhuǎn)錄因子及45個(gè)漆樹(shù)MYB轉(zhuǎn)錄因子(其中有3條序列由于同源性相差太大,剔除)的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)。其中Model設(shè)置為p-distance,Bootstrap值設(shè)為1 000,其他參數(shù)為默認(rèn)值。最后,用在線軟件iTOL (https://itol.embl.de/)對(duì)構(gòu)建好的進(jìn)化樹(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
基于漆樹(shù)根、莖和葉3個(gè)組織的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),取MYB基因家族各基因FPKM(fragments per kilobase of transcript per million mapped reads)值,采用工具ClustVis(https://biit.cs.ut.ee/clustvis/)對(duì)48個(gè)MYB轉(zhuǎn)錄因子在各組織中的表達(dá)量進(jìn)行分層聚類(lèi)及表達(dá)模式分析[27]。
經(jīng)初步篩選,從漆樹(shù)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得89條MYB基因序列,片段大小在555~5 226 bp。通過(guò)ORF預(yù)測(cè)全長(zhǎng)氨基酸序列,具有完整ORF的序列有48條,序列平均長(zhǎng)度為1 344 bp。其中,最長(zhǎng)的序列由5 226個(gè)堿基組成(PB_c0_g11314),共編碼1 742個(gè)氨基酸;最短的序列含555個(gè)堿基(PB_c0_g2870),編碼185個(gè)氨基酸。
對(duì)獲得的48條漆樹(shù)MYB蛋白序列運(yùn)用SMART進(jìn)行批量搜索,將不含或含有不完整 MYB-DNA binding結(jié)構(gòu)域的序列以及冗余轉(zhuǎn)錄本序列舍去,分類(lèi)依據(jù)為其所含有的DNA binding domain的數(shù)目。分別得到1條R3-MYB 序列,21條R2R3-MYB序列和26條R1-MYB序列。R2和R3是MYB識(shí)別DNA序列所必需的,氨基酸出現(xiàn)頻率越大在圖中對(duì)應(yīng)位點(diǎn)的字母長(zhǎng)度越高,表明氨基酸殘基越保守[1]。利用weblogo在線分析軟件對(duì)漆樹(shù)中的R2R3-MYB類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域進(jìn)行特征分析(圖1),結(jié)果表明,在長(zhǎng)度約為51個(gè)氨基酸殘基的R2結(jié)構(gòu)域中含有3個(gè)高度保守的色氨酸殘基(分別位于第4位、24位和44位),且每個(gè)色氨酸殘基有18~19個(gè)氨基酸相間隔??傮w來(lái)看,漆樹(shù)MYB的R2R3結(jié)構(gòu)域序列同已鑒定出的擬南芥、玉米和森林草莓等的序列高度相似,均具有特征性的氨基酸,R2和 R3結(jié)構(gòu)域中存在大量保守氨基酸殘基,這些保守氨基酸殘基可能在構(gòu)成MYB蛋白螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(HTH)結(jié)構(gòu)以及特異的DNA結(jié)合位點(diǎn)方面起著重要作用。
圖1 漆樹(shù)R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子高度保守的DNA binding結(jié)構(gòu)域Fig.1 Highly conserved DNA binding domain of T.vernicifluum R2R3-MYB transcription factors
通過(guò)MEME軟件分析了48個(gè)漆樹(shù)MYB轉(zhuǎn)錄因子的10個(gè)基序(圖2),結(jié)果表明,除PB_c0_g15467和PB_c0_g9179外,其他均具有基序1,具有基序2的有47個(gè)MYB蛋白。從漆樹(shù)MYB轉(zhuǎn)錄因子各自的基序及進(jìn)化關(guān)系來(lái)看,同一進(jìn)化分支的漆樹(shù)MYB蛋白保守基序種類(lèi)相同或相近且位置大體一致,而不同進(jìn)化分支中的漆樹(shù)MYB蛋白的保守基序和位置的差異則較大,同一進(jìn)化分支的轉(zhuǎn)錄因子其功能可能相似。
圖2 漆樹(shù)MYB轉(zhuǎn)錄因子基序分析Fig.2 Motifs analysis of T.vernicifluum MYB tanscription factors
ProtParam和SOPMA對(duì)漆樹(shù)MYB家族蛋白的理化性質(zhì)分析結(jié)果(表1)表明,漆樹(shù)MYB家族蛋白平均氨基酸數(shù)目為447,最長(zhǎng)的是PB_c0_g11314編碼蛋白,由1 741個(gè)氨基酸組成,最短的由184個(gè)氨基酸組成,即PB_c0_g4405編碼蛋白。48個(gè)漆樹(shù)MYB家族蛋白的平均相對(duì)分子質(zhì)量為49 546.39。平均等電點(diǎn)(PI)為7.76,最大值為PB_c0_g4315編碼蛋白的10.05,最小值為PB_c0_g12918編碼蛋白的4.5,其中14個(gè)MYB家族蛋白平均等電點(diǎn)<7,偏酸性,剩余的34個(gè)等電點(diǎn)>7,偏堿性,說(shuō)明漆樹(shù)MYB家族蛋白整體表現(xiàn)為偏堿性。漆樹(shù)MYB家族蛋白中,有44個(gè)蛋白為疏水性蛋白,平均疏水性值<-0.5,僅PB_c0_g8053、PB_c0_g7850、PB_c0_g2492和PB_c0_g4251編碼的蛋白>-0.5,具有一定的親水性。通過(guò)SOPMA對(duì)漆樹(shù)48個(gè)MYB家族蛋白進(jìn)行二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè),結(jié)果表明,在這48個(gè)MYB家族蛋白中,除PB_c0_g15467編碼蛋白外,其余47個(gè)均表現(xiàn)為無(wú)規(guī)則卷曲含量最高,其次是α螺旋和延伸鏈,β轉(zhuǎn)角的含量最低,故無(wú)規(guī)則卷曲和α螺旋是漆樹(shù)MYB家族蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要成分。
表1 漆樹(shù)MYB家族蛋白理化性質(zhì)Table 1 Physicochemical properties of T.vernicifluum MYB family proteins
GO注釋分析表明(圖3),漆樹(shù)48條MYB轉(zhuǎn)錄因子序列富集為27個(gè)功能類(lèi)別,分別有27、37條和29條注釋到細(xì)胞組分、分子功能和生物過(guò)程。細(xì)胞組分中,細(xì)胞部分(26個(gè))、細(xì)胞(26個(gè))和細(xì)胞器(26個(gè))包含的序列較多,含蛋白質(zhì)復(fù)合物(5個(gè))和細(xì)胞器部分(4個(gè))所含序列較少,膜部分、膜和膜封閉腔均只含有1個(gè)序列。分子功能中,具有結(jié)合活性的序列最多,為37個(gè),其次為含12個(gè)序列的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)活性功能類(lèi)別,而催化活性所含序列最少,僅有2個(gè)。生物過(guò)程中,代謝過(guò)程(27個(gè))、生物調(diào)節(jié)過(guò)程(22個(gè))、細(xì)胞過(guò)程(29個(gè))、生物調(diào)節(jié)(22個(gè))、刺激反應(yīng)(11個(gè))功能組中所含序列較多,細(xì)胞成分組織或生物發(fā)生(7個(gè))、生物過(guò)程的正調(diào)節(jié)(4個(gè))、免疫系統(tǒng)過(guò)程(2個(gè))、信號(hào)(2個(gè))、發(fā)育過(guò)程(2個(gè))、生殖過(guò)程(2個(gè))、再生產(chǎn)(2個(gè))、多細(xì)胞生物過(guò)程(2個(gè))、生物過(guò)程的負(fù)調(diào)節(jié)(4個(gè))、節(jié)律過(guò)程(4個(gè))、多細(xì)胞生物過(guò)程(2個(gè))功能組中所含序列較少。從注釋結(jié)果來(lái)看,細(xì)胞部分在細(xì)胞組分中表現(xiàn)為主要富集,分子功能集中富集在結(jié)合活性上,生物過(guò)程主要富集在細(xì)胞過(guò)程。漆樹(shù)MYB轉(zhuǎn)錄因子發(fā)揮相應(yīng)調(diào)控功能的方式是同 DNA 區(qū)域相結(jié)合,參與植物的細(xì)胞過(guò)程、代謝過(guò)程和生物調(diào)節(jié)等過(guò)程。
圖3 漆樹(shù)MYB轉(zhuǎn)錄因子功能注釋Fig.3 Function annotation of T.vernicifluum MYB tanscription factors
根據(jù)預(yù)測(cè)到的漆樹(shù)MYB蛋白和125個(gè)擬南芥MYB各亞家族蛋白質(zhì)保守結(jié)構(gòu)域氨基酸序列的相似性,系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)利用MEGA 5.1采用Neighbor-Joining法進(jìn)行構(gòu)建。參考擬南芥MYB家族轉(zhuǎn)錄因子的亞家族分類(lèi)方法[28],將漆樹(shù)MYB蛋白序列分為8個(gè)亞家族。由圖4可以看出,漆樹(shù)和擬南芥的部分MYB蛋白聚在同一亞組,高度同源。漆樹(shù)MYB家族蛋白中多數(shù)與擬南芥的MYB蛋白聚集在不同亞組,說(shuō)明漆樹(shù)MYB家族蛋白與擬南芥MYB蛋白均具有較高的保守性。模式植物擬南芥R2R3-MYB家族蛋白中第S4、S5、S7亞族參與調(diào)控?cái)M南芥的次生代謝產(chǎn)物生物合成過(guò)程,故與S4、S5、S7同一亞組的PB_c0_g6437、PB_c0_g6508和PB_c0_g7378、PB_c0_g4405、PB_c0_g12918和PB_c0_g13021編碼的漆樹(shù)MYB蛋白也可能參與調(diào)控漆樹(shù)的次生代謝過(guò)程。此外,有28個(gè)漆樹(shù)MYB轉(zhuǎn)錄因子單獨(dú)聚為1族,可能是在進(jìn)化過(guò)程及環(huán)境選擇過(guò)程中產(chǎn)生了在序列上與擬南芥有較大差異的MYB轉(zhuǎn)錄因子,這些轉(zhuǎn)錄因子可能參與漆樹(shù)種某些特有的生物學(xué)過(guò)程的調(diào)控。漆酚是一種具有15~17個(gè)碳原子的不同飽和度長(zhǎng)側(cè)鏈的單元酚、鄰苯二酚和間苯二酚的混合物,是兒茶酚的衍生物,可能通過(guò)簡(jiǎn)單苯丙烷類(lèi)化合物與長(zhǎng)鏈脂肪酸反應(yīng)得到[29]。擬南芥MYB家族蛋白中,AtMYB30、AtMYB60和AtMYB96在響應(yīng)非生物脅迫中起著一定作用,且AtMYB30可通過(guò)調(diào)節(jié)長(zhǎng)鏈脂肪酸的合成來(lái)響應(yīng)病原體的侵襲[28],故同AtMYB30聚在同一亞組的漆樹(shù)MYB蛋白PB_c0_g6010、PB_c0_1517和PB_c0_g4337可能通過(guò)調(diào)節(jié)長(zhǎng)鏈脂肪酸的合成進(jìn)一步促進(jìn)漆酚的形成。擬南芥MYB蛋白AtMYB11、AtMYB12和AtMYB111可調(diào)控類(lèi)黃酮類(lèi)物質(zhì)的生物合成[30],故同這些蛋白處于同一分支的漆樹(shù)MYB蛋白PB_c0_g4405、PB_c0_g12918和PB_c0_g13021可能在黃酮類(lèi)物質(zhì)漆酚的生物合成中發(fā)揮重要調(diào)控作用。
注:At代表擬南芥基因,PB代表漆樹(shù)基因。圖4 漆樹(shù)與擬南芥MYB家族蛋白聚類(lèi)分析Fig.4 Cluster analysis of MYB protein from T.vernicifluum and Arabidopsis thaliana
基于漆樹(shù)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)我們獲得了漆樹(shù)MYB轉(zhuǎn)錄因子在根、莖、葉各個(gè)組織中的基因表達(dá)量,以進(jìn)一步了解漆樹(shù)MYB轉(zhuǎn)錄因子的生物學(xué)功能,應(yīng)用ClustVis在線軟件對(duì)漆樹(shù)MYB轉(zhuǎn)錄因子在不同組織中的表達(dá)進(jìn)行了聚類(lèi)分析并繪制熱圖(圖5)。有11個(gè)MYB在葉片組織中的表達(dá)量較高,如PB_c0_g13130(28.27)、PB_c0_g6062(139.71)、PB_c0_g6437(64.15)、PB_c0_g6508(13.12)、PB_c0_g6908(51.43)、PB_c0_g7378(22.35)等;21個(gè)在莖中的表達(dá)量較高,其中表達(dá)量>10的有15個(gè),PB_c0_g16578和PB_c0_g17062基因的表達(dá)量分別高達(dá)117.81和158.41,且PB_c0_g17062在3個(gè)組織中表達(dá)量都比較高,在莖中的表達(dá)量是所測(cè)基因中表達(dá)量最高的;16個(gè)MYB轉(zhuǎn)錄因子在根中表達(dá)上調(diào),其中除PB_c0_g4481外各基因表達(dá)量均>10,而且基因PB_c0_g1517、PB_c0_g4337和PB_c0_g4437表達(dá)量分別高達(dá)95.53、151.03和93.88。以上不同MYB基因在不同組織中的差異表達(dá)情況表明MYB轉(zhuǎn)錄因子可能參與調(diào)控漆樹(shù)各個(gè)組織的發(fā)育。
注:R.根;S.莖;L.葉。圖5 漆樹(shù)不同組織中MYB基因的表達(dá)譜Fig.5 Expression profiles of MYB genes between different tissues in T.vernicifluum
MYB轉(zhuǎn)錄因子是植物中最大的轉(zhuǎn)錄因子家族之一,在植物生長(zhǎng)發(fā)育、次生代謝調(diào)控、脅迫應(yīng)答等生命活動(dòng)中起著調(diào)控作用[5]。擬南芥[31]、水稻[32]、玉米[33]、草莓[34]和桃[35]等植物中均已鑒定出MYB蛋白,且在基因組水平上對(duì)MYB家族基因進(jìn)行了深入分析。
目前,轉(zhuǎn)錄組測(cè)序已成為研究植物形成與發(fā)育的分子機(jī)制的一種重要方法。姜福星等[36]應(yīng)用高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)瀘定百合的鱗莖進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組分析,共獲得43 412條Unigene,為探究瀘定百合鱗莖形成和發(fā)育的分子機(jī)制、藥用成分以及百合的分子育種和研究開(kāi)發(fā)提供了參考和依據(jù)。為培育品質(zhì)優(yōu)良的花椒無(wú)刺品種,篩選控制皮刺分化的關(guān)鍵基因,蔣弘剛等[37]基于二代高通量測(cè)序?qū)ń菲ご唐鹗挤只那o尖節(jié)點(diǎn)組織進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,最終獲得45 057條轉(zhuǎn)錄本序列,為尋找花椒皮刺分化的關(guān)鍵基因提供了豐富、可靠的基礎(chǔ)信息。本研究通過(guò)對(duì)漆樹(shù)轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行搜索,最終篩選鑒定出48個(gè)MYB轉(zhuǎn)錄因子,氨基酸數(shù)目為184~1 741,可能與可變剪切導(dǎo)致的不同基因編碼區(qū)和非編碼區(qū)在基因全長(zhǎng)的比例呈現(xiàn)多態(tài)性有關(guān)[38]。對(duì)漆樹(shù)R2R3-MYB類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子的保守結(jié)構(gòu)域分析表明其含有MYB家族典型的DNA-binding domain,包含102個(gè)左右的氨基酸殘基,與銀杏[1]R2R3結(jié)構(gòu)域氨基酸殘基數(shù)目一致,而森林草莓的R2R3結(jié)構(gòu)域包含107個(gè)左右的氨基酸殘基[34],大豆則包含104個(gè)左右的氨基酸殘基[5]。二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)表明,無(wú)規(guī)則卷曲和α螺旋構(gòu)成了漆樹(shù)MYB家族蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要成分。系統(tǒng)進(jìn)化分析結(jié)果顯示,預(yù)測(cè)得到的漆樹(shù)48個(gè)MYB轉(zhuǎn)錄因子和擬南芥MYB轉(zhuǎn)錄因子被分為15個(gè)亞家族,漆樹(shù)28個(gè)MYB蛋白序列沒(méi)有與擬南芥的任何MYB亞家族聚到一起,這可能是漆樹(shù)進(jìn)化過(guò)程中產(chǎn)生的調(diào)控其特有生物過(guò)程的轉(zhuǎn)錄因子。郭亞飛等[39]發(fā)現(xiàn)CsMYB123參與調(diào)控茶樹(shù)花青素的合成,該基因在各組織中均表達(dá),且在新梢中高水平最高。田愛(ài)梅等[40]克隆了白芨MYB類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子PAP1基因并就該基因在白芨不同組織中的表達(dá)特征進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,基因BsPAP1在花中表達(dá)量較高,在塊根狀假鱗莖和嫩萌果中的表達(dá)較弱。李志根等[41]利用RACE技術(shù)從葡萄風(fēng)信子花瓣中克隆了MYB轉(zhuǎn)錄因子基因MaMYB2并分析了其在不同組織部位中的表達(dá)模式,研究發(fā)現(xiàn),MaMYB2可能參與葡萄風(fēng)信子花青素積累的轉(zhuǎn)錄調(diào)控,且該基因在花中的表達(dá)高于根、莖和葉。月季‘紅勝利’花青素苷相關(guān)R2R3-MYB蛋白基因RhMYBs4-1和RhMYBs6-1在花瓣中高水平表達(dá),在葉片和花藥中表達(dá)水平均較低[42]。對(duì)漆樹(shù)不同組織MYB的表達(dá)模式進(jìn)行分析表明,漆樹(shù)MYB基因在各組織中均有表達(dá)且具有明顯的組織特異性,也有幾個(gè)基因在3種組織中表達(dá)水平相近,表明大部分漆樹(shù)MYB基因在特定組織中才會(huì)發(fā)揮作用,而有些基因在所有組織中均能發(fā)揮作用。
本研究在漆樹(shù)根、莖和葉轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,篩選鑒定得到48個(gè)MYB轉(zhuǎn)錄因子,對(duì)漆樹(shù)MYB轉(zhuǎn)錄因子家族的理化性質(zhì)、蛋白功能結(jié)構(gòu)域、系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系以及不同組織的表達(dá)模式進(jìn)行分析,初步鑒定了漆樹(shù)MYB轉(zhuǎn)錄因子家族。分析結(jié)果表明,漆樹(shù)MYB轉(zhuǎn)錄因子家族蛋白保守,R2R3-MYB類(lèi)蛋白高度保守,且MYB轉(zhuǎn)錄因子在漆樹(shù)不同組織中表達(dá)模式各異。漆樹(shù)7 000萬(wàn)a的生活史使其在生命進(jìn)化過(guò)程中具有獨(dú)特的歷史地位,所產(chǎn)的生漆為自然界唯一的天然高分子涂料,環(huán)保,無(wú)污染。本研究為進(jìn)一步探討漆樹(shù)MYB轉(zhuǎn)錄因子的生物學(xué)功能奠定了基礎(chǔ)。