殷麗麗，邢寶龍，陳曉亮，殷 宇

(1山西大同大學(xué) a生命科學(xué)學(xué)院，b醫(yī)學(xué)院，山西 大同 037009；2山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 高寒區(qū)作物研究所，山西 大同 037008；3大同市同煤一中，山西 大同037003)

鋅指蛋白(zinc finger protein,ZFP)是一類具有組氨酸、半胱氨酸和鋅離子的手指狀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄因子，根據(jù)其保守結(jié)構(gòu)域的不同又可分為若干個(gè)亞家族[1]。BBX(B-box)是鋅指結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄因子家族的一個(gè)亞家族，其氨基酸序列N末端具有1～2個(gè)長(zhǎng)約40個(gè)氨基酸殘基的B-box基序，或在C末端同時(shí)存在保守的CCT(conserved carboxy-terminal)結(jié)構(gòu)域[2]。B-box分為B-box1(B1)和B-box2(B2)兩種類型，根據(jù)B-box個(gè)數(shù)、類型及是否含有CCT結(jié)構(gòu)域，將BBX蛋白分為5種類型，分別為B1+B2+CCT(Ⅰ型和Ⅱ型)、B1+CCT(Ⅲ型)、B1+B2(Ⅳ型)和B1(Ⅴ型)類型，其中類型Ⅰ和類型Ⅱ的B2在氨基酸序列上有差異但仍具有較好的保守性[3]。

植物BBX結(jié)構(gòu)域在調(diào)控基因表達(dá)和蛋白互作方面發(fā)揮著極為重要的作用，BBX結(jié)構(gòu)域可直接與基因啟動(dòng)子作用調(diào)控基因的表達(dá)，也可與BBX蛋白家族內(nèi)部或其他蛋白形成異二聚體調(diào)控下游基因的表達(dá)。在模式植物擬南芥中發(fā)現(xiàn)，BBX在植物光形態(tài)建成、花的發(fā)育、激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及避蔭響應(yīng)等過程中都發(fā)揮了重要功能[4]。如擬南芥Ⅳ型BBX中有6個(gè)(AtBBX20～25)參與核心調(diào)控因子HY5依賴性的光形態(tài)建成[5]，其中，AtBBX20～23是光形態(tài)建成的正調(diào)控因子，AtBBX21和AtBBX22可互作并結(jié)合到HY5基因表達(dá)的啟動(dòng)子，從而增強(qiáng)HY5基因的表達(dá)[6-7];AtBBX24和AtBBX25是光形態(tài)建成的負(fù)調(diào)控因子，二者結(jié)合形成異二聚體可抑制HY5的轉(zhuǎn)錄[8]。擬南芥中的AtBBX1/CO可與SPA1蛋白互作并激活FT基因的表達(dá)，從而促進(jìn)長(zhǎng)日照植株開花[9-10]。AtBBX21能通過下調(diào)生長(zhǎng)素、乙烯和油菜素內(nèi)酯通路中相關(guān)基因表達(dá)，而影響長(zhǎng)期遮蔭條件下的植物生長(zhǎng)[11]。AtBBX18可通過促進(jìn)赤霉素(GA)代謝基因的活性而促進(jìn)胚軸的生長(zhǎng)[12]。近年來的研究顯示，BBX也可參與植物非生物逆境響應(yīng)。如蘋果中有6個(gè)BBX基因?qū)B透壓、鹽脅迫、低溫脅迫和外源脫落酸處理敏感，其表達(dá)量大幅上調(diào)[13];擬南芥中的AtBBX18介導(dǎo)植株的熱脅迫響應(yīng)[14];番茄中大部分SlBBX基因均受熱脅迫和高溫脅迫誘導(dǎo)表達(dá)[15];在擬南芥中超表達(dá)菊花CmBBX22可降低轉(zhuǎn)基因株系對(duì)脫落酸的敏感度，從而調(diào)控植株對(duì)干旱脅迫的抵御能力[16]。

目前，已在擬南芥[17]、水稻[18]、馬鈴薯[19]、蘋果[13]、葡萄[20]等多種植物中鑒定出BBX基因家族成員。大豆是重要的油料作物之一，目前尚未見對(duì)大豆BBX基因家族進(jìn)行鑒定的研究報(bào)道。為此，本研究鑒定了大豆BBX基因家族成員，分析了各成員的蛋白質(zhì)特性、染色體分布、保守基序及進(jìn)化關(guān)系，并利用表達(dá)數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，對(duì)GmBBXs的組織特異性和在干旱、鹽脅迫條件下的表達(dá)模式進(jìn)行了分析，以明確GmBBXs的特性及其在植物逆境脅迫下的響應(yīng)模式，為深入研究BBX基因家族的功能和新品種改良提供參考。

1 材料與方法

1.1 大豆BBX基因家族的鑒定

大豆全基因組 Glycine_max_v2.1信息來自Ensembl(http://plants.ensembl.org/index.html)網(wǎng)站。在Pfam(http://pfam.xfam.org)網(wǎng)站下載B-box保守結(jié)構(gòu)域的隱馬爾可夫模型文件(Pfam00643)，利用HMMER程序?qū)Υ蠖沟鞍踪|(zhì)序列進(jìn)行搜索，獲得序列去除重復(fù)后，利用SMART(http://smart.embl-heidelberg.de/)[21]、InterProScan (http://www.ebi.ac.uk/Tools/ pfa/iprscan/)數(shù)據(jù)庫[22]和Pfam(http://pfam.xfam.org/)[23]驗(yàn)證這些候選序列是否含有B-box保守結(jié)構(gòu)域，除去不含B-box結(jié)構(gòu)域的序列，即獲得大豆BBX基因家族成員，其蛋白質(zhì)的分子質(zhì)量和等電點(diǎn)利用ExPASy(http://www.expasy.org/)在線網(wǎng)站分析。

1.2 GmBBXs基因在染色體上的分布

從大豆全基因組(Glycine_max_v2.1)中獲取GmBBXs基因的基因號(hào)及其在染色體上的位置數(shù)據(jù)，利用MapChart軟件繪制GmBBXs基因在染色體上的分布圖。

1.3 大豆BBX蛋白保守結(jié)構(gòu)域分析

利用ClustalW將GmBBXs蛋白序列進(jìn)行多序列比對(duì)，將比對(duì)結(jié)果提交至Weblogo(http://weblogo.berkeley.edu/)網(wǎng)站，對(duì)B-box和CCT結(jié)構(gòu)域的保守基序進(jìn)行Logo分析。

1.4 大豆BBX基因家族系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建

從基因組數(shù)據(jù)庫下載大豆全基因組數(shù)據(jù)，獲取大豆BBX基因家族的蛋白質(zhì)序列，利用MEGA 7軟件對(duì)42個(gè)大豆GmBBXs蛋白進(jìn)行多序列比對(duì)，采用鄰接法(Neighbor-Joining,NJ)構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹，校驗(yàn)參數(shù)Bootstrap method設(shè)為1 000[24]。

1.5 GmBBXs基因的擴(kuò)展模式分析

利用McScanX軟件對(duì)大豆BBX基因家族進(jìn)行共線性分析，采用Circos軟件繪制大豆BBX家族成員共線性關(guān)系圖[25]。若兩個(gè)基因的比對(duì)率大于70%(相對(duì)于較長(zhǎng)的基因)，比對(duì)相似性大于70%，且兩個(gè)基因在染色體上的位置間距小于100 kb時(shí)，即認(rèn)為這兩個(gè)基因?qū)儆诖?lián)重復(fù)基因。

1.6 GmBBXs基因啟動(dòng)子序列分析

從大豆基因組提取GmBBXs起始密碼子ATG上游1 500 bp序列作為GmBBXs的啟動(dòng)子序列，利用PlantCARE(http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/)[26]在線網(wǎng)站分析GmBBXs基因啟動(dòng)子序列上的順式作用元件，獲得GmBBXs基因啟動(dòng)子上與光響應(yīng)、脅迫響應(yīng)及激素應(yīng)答相關(guān)的順式作用元件。

1.7 GmBBXs基因表達(dá)特征分析

利用Phytozome網(wǎng)站(https://phytozome.jgi.doe.gov/pz/portal.html)獲取大豆BBX家族基因在根、莖、葉、花、莢果和種子中的表達(dá)數(shù)據(jù)，從NCBI(GEO登錄號(hào)：GSE57252)共獲得36個(gè)GmBBXs在干旱(脫水處理)和鹽(100 mmol/L NaCl)脅迫0，1，6和12 h的表達(dá)數(shù)據(jù)[27]，利用TBtools軟件繪制基因表達(dá)熱圖，并進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 大豆BBX基因家族鑒定及在染色體上的分布

對(duì)大豆全基因組序列進(jìn)行搜索，除去不含B-box結(jié)構(gòu)域的序列，最終在大豆全基因組中共鑒定得到42條非冗余大豆BBX蛋白的編碼基因，根據(jù)其在染色體上的分布，命名為GmBBX1～GmBBX42，詳見表1。由表1可以看出，GmBBXs成員編碼的氨基酸數(shù)為152～430個(gè)；所有蛋白的分子質(zhì)量為16.58～48.19 ku；等電點(diǎn)為4.20～8.90，其中大部分成員等電點(diǎn)小于7，僅有6個(gè)GmBBXs的等電點(diǎn)大于7，分別為GmBBX3(7.83)、GmBBX5(7.01)、GmBBX9(7.53)、GmBBX13(8.88)、GmBBX19(7.02)和GmBBX35(8.90)。GmBBXs基因在染色體上的分布(圖1)顯示，除Chr2和Chr16外，其余18條染色體上均有GmBBX分布，其中Chr1、Chr3、Chr5、Chr7、Chr14、Chr18和Chr20染色體上只分布有1個(gè)GmBBX基因，GmBBX基因分布最多的是Chr13染色體，有6個(gè)成員。此外，GmBBXs多分布在染色體的上端、中上端和下端。

2.2 大豆BBX家族的保守結(jié)構(gòu)域

大豆BBX家族成員含有3個(gè)保守結(jié)構(gòu)域，分別為B-box1(B1)、B-box2(B2)和CCT(表1)。所有GmBBXs均含有B-box1結(jié)構(gòu)域，B-box1結(jié)構(gòu)域的氨基酸數(shù)為37～48個(gè)，其中氨基酸數(shù)為48個(gè)的成員最多(18個(gè))，除GmBBX1、GmBBX14和Gm-BBX39外，其他GmBBXs所含B-box1結(jié)構(gòu)域的氨基酸數(shù)為44～48個(gè)；GmBBXs中有29個(gè)成員含B-box2結(jié)構(gòu)域，其所含氨基酸數(shù)為42～48個(gè)；有17個(gè)GmBBXs含有CCT結(jié)構(gòu)域，除GmBBX5外，其他GmBBXs的CCT結(jié)構(gòu)域氨基酸數(shù)均為44個(gè)。為了進(jìn)一步了解各結(jié)構(gòu)域氨基酸序列及其保守性，利用Weblogo網(wǎng)站對(duì)3個(gè)結(jié)構(gòu)域的保守序列進(jìn)行Logo分析，結(jié)果(圖2)表明，B-box1結(jié)構(gòu)域的基序Logo為CXXCXXXXAXXXCXXDXAXLCXXCDXXXHXXNXLXXXH(其中X為任意氨基酸)，B-box2結(jié)構(gòu)域的基序Logo為CXXCXXXXXXXXC XXDXXXXCXXCDXXXHXXXXXXXXX，CCT結(jié)構(gòu)域的基序Logo為REARVXRYREKXXXRXFXKXIRYXXRKXXAEXRPRXKGRFXK，B-box1結(jié)構(gòu)域比B-box2結(jié)構(gòu)域的共有序列多，因此B-box1結(jié)構(gòu)域較B-box2結(jié)構(gòu)域更保守。

表1 大豆BBX基因家族信息Table 1 Information of BBX gene family in soybean

2.3 大豆BBX家族的系統(tǒng)發(fā)育

根據(jù)大豆BBX蛋白質(zhì)多序列比對(duì)和結(jié)構(gòu)域分析構(gòu)建GmBBX的系統(tǒng)發(fā)育樹，結(jié)果如圖3所示。由圖3可以看出，大豆BBX可以分為5個(gè)亞家族，分別為B1+B2+CCT(Ⅰ)、B1+B2+CCT(Ⅱ)、B1+CCT(Ⅲ)、B1+B2(Ⅳ)和B1(Ⅴ)，其中亞家族Ⅰ和亞家族Ⅱ中B2結(jié)構(gòu)域的氨基酸序列存在差異，亞家族Ⅰ中包含3個(gè)GmBBX家族成員，亞家族Ⅱ中包含8個(gè)GmBBX成員，亞家族Ⅲ中包含6個(gè)GmBBX成員，亞家族Ⅳ中的GmBBX成員最多(有18個(gè)GmBBX)，亞家族Ⅴ中包含7個(gè)GmBBX成員。

2.4 GmBBXs基因的擴(kuò)展模式

基因復(fù)制對(duì)基因家族的產(chǎn)生起重要作用，其中串聯(lián)復(fù)制和片段復(fù)制常使基因家族的基因發(fā)生多倍化，串聯(lián)復(fù)制常會(huì)產(chǎn)生基因簇，而片段復(fù)制會(huì)使基因家族成員分散[28]。為了明確GmBBX基因的擴(kuò)展模式，本研究利用基因位置信息鑒定了GmBBX中的串聯(lián)重復(fù)簇，發(fā)現(xiàn)在Chr11染色體上存在1個(gè)由GmBBX20和GmBBX21形成的串聯(lián)重復(fù)對(duì)(圖1)，利用McScanX分析片段重復(fù)對(duì)表明，在大豆基因組中共有50對(duì)由片段復(fù)制形成的基因?qū)Γ挥蠫mBBX13和GmBBX15未發(fā)生基因復(fù)制事件(表2,圖4)，表明在大豆GmBBX基因的擴(kuò)增中，片段復(fù)制事件比例較串聯(lián)復(fù)制大。

表2 GmBBXs中片段復(fù)制形成的基因?qū)able 2 Gene pairs from segmental duplication of GmBBXs

2.5 GmBBXs基因啟動(dòng)子序列分析

利用PlantCARE分析了42個(gè)GmBBXs基因啟動(dòng)子上與光響應(yīng)、脅迫響應(yīng)和激素應(yīng)答相關(guān)的順勢(shì)作用元件，結(jié)果見圖5。由圖5可以看出，GmBBXs啟動(dòng)子上的光響應(yīng)元件包括ACE和G-box，脅迫響應(yīng)元件包括厭氧誘導(dǎo)型順式作用元件ARE、低溫響應(yīng)元件LTR、干旱誘導(dǎo)的MYB轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)MBS和逆境響應(yīng)元件TC-rich，激素應(yīng)答元件包括脫落酸(ABA)響應(yīng)元件ABRE、乙烯響應(yīng)元件ERE、赤霉素(GA)響應(yīng)元件GARE-motif、水楊酸(SA)響應(yīng)元件TCA-element及茉莉酸(JA)響應(yīng)元件CGTCA-motif和TGACG-motif。啟動(dòng)子上這些順式作用元件的存在表明，GmBBX除參與光誘導(dǎo)的形態(tài)建成等功能外，還可能在逆境脅迫響應(yīng)中發(fā)揮重要作用。

2.6 GmBBXs的組織特異性及逆境脅迫表達(dá)

由圖6可以看出，GmBBXs基因在大豆不同器官中的表達(dá)存在差異，其中GmBBX9、GmBBX22、GmBBX24和GmBBX5在大豆根、莖、葉、花、莢果和種子中均具有較高的表達(dá)水平，而GmBBX36、GmBBX42和GmBBX23在各組織中的表達(dá)水平均較低，GmBBX3、GmBBX28、GmBBX40在各個(gè)組織中幾乎不表達(dá)，說明GmBBXs基因在不同組織中的表達(dá)特異性與其功能不同有關(guān)。

從NCBI上獲得的36個(gè)GmBBXs表達(dá)數(shù)據(jù)(圖6)表明，GmBBXs在干旱和鹽脅迫下具有不同的表達(dá)模式，根據(jù)GmBBXs對(duì)脅迫響應(yīng)的趨勢(shì)，將其分為6種表達(dá)模式(A、B、C、D、E、F)。在干旱脅迫下共有3個(gè)GmBBXs、在鹽脅迫下共有7個(gè)GmBBXs的表達(dá)屬于A表達(dá)模式，即呈先上升后下降的趨勢(shì)，在脅迫6 h時(shí)表達(dá)量最高；在干旱脅迫下共有5個(gè)GmBBXs、在鹽脅迫下共有4個(gè)GmBBXs的表達(dá)屬于B表達(dá)模式，即整體呈上升趨勢(shì)，在脅迫12 h時(shí)表達(dá)量達(dá)到峰值；在干旱脅迫下共有2個(gè)GmBBXs、在鹽脅迫下共有3個(gè)GmBBXs的表達(dá)屬于C表達(dá)模式，即呈先降低后升高的趨勢(shì)，在脅迫1 h時(shí)表達(dá)量最低；在干旱脅迫和鹽脅迫下均有18個(gè)GmBBXs的表達(dá)屬于D表達(dá)模式，即整體呈逐步下降趨勢(shì)；在干旱脅迫下共有6個(gè)GmBBXs、在鹽脅迫下共有2個(gè)GmBBXs的表達(dá)屬于E表達(dá)模式，即呈先上升后下降的趨勢(shì)，在脅迫1 h時(shí)表達(dá)量達(dá)到最高；GmBBX28和GmBBX40在干旱和NaCl脅迫下均不表達(dá)，屬于F表達(dá)模式，說明其不受干旱和鹽脅迫影響。此外，GmBBX15、GmBBX21和GmBBX30在干旱和鹽脅迫下的表達(dá)均屬于A表達(dá)模式，GmBBX7、GmBBX34和GmBBX41在干旱和鹽脅迫下的表達(dá)均屬于B表達(dá)模式，GmBBX4在干旱和鹽脅迫下的表達(dá)均屬于C表達(dá)模式，GmBBX29、GmBBX37在干旱和鹽脅迫下的表達(dá)均屬于E表達(dá)模式，D表達(dá)模式中，GmBBXs在干旱和鹽脅迫下表現(xiàn)均一致(除GmBBX18、GmBBX36外)。

3 討 論

本研究利用生物信息學(xué)手段鑒定出42個(gè)大豆BBX家族成員GmBBX1～GmBBX42，其成員數(shù)量較水稻(30個(gè))[18]、馬鈴薯(30個(gè))[19]、葡萄(24個(gè))[20]等植物多，較蘋果[13](64個(gè))等植物少，表現(xiàn)出種間差異性。本研究中，42個(gè)GmBBXs在N端有一個(gè)或兩個(gè)B-box結(jié)構(gòu)域(B-box1和B-box2)，且B-box1比B-box2更保守，部分成員在C端存在一個(gè)CCT結(jié)構(gòu)域。研究表明，B-box中保守的C(半胱氨酸)和H(組氨酸)位點(diǎn)對(duì)GmBBX的功能起重要作用[29]。

系統(tǒng)進(jìn)化樹和結(jié)構(gòu)域分析表明，大豆BBX家族成員可以分為5個(gè)亞家族，分別為B1+B2+CCT(Ⅰ)、B1+B2+CCT(Ⅱ)、B1+CCT(Ⅲ)、B1+B2(Ⅳ)和B1(Ⅴ)，這與擬南芥[17]、番茄[15]、蘋果[13]等植物中鑒定的BBX家族成員分類一致，說明這些結(jié)構(gòu)域在進(jìn)化過程中具有較強(qiáng)的保守性。有研究認(rèn)為，在BBX基因家族進(jìn)化過程中，最初植物僅含有一個(gè)B-box結(jié)構(gòu)域B2，經(jīng)復(fù)制造成B-box結(jié)構(gòu)域加倍，形成了亞家族Ⅳ(B1+B2)，后在C端增加了CCT結(jié)構(gòu)域形成了亞家族Ⅱ(B1+B2+CCT)，亞家族Ⅱ中某些成員的B2結(jié)構(gòu)域刪除形成了亞家族Ⅲ(B1+CCT)，亞家族Ⅲ的B1結(jié)構(gòu)域復(fù)制形成了亞家族Ⅰ(B1+B2+CCT)，亞家族Ⅴ(B1)則是由亞家族Ⅳ的B2結(jié)構(gòu)域刪除進(jìn)化而來[2]。因此，亞家族Ⅰ和亞家族Ⅱ的B-box2在氨基酸序列上有差異，B-box1的保守性高于B-box2。本研究中B-box1基序的同源性也高于B-box2。由大豆中兩種B-box保守性的比較結(jié)果和進(jìn)化樹推測(cè)，大豆中GmBBX的進(jìn)化與前人研究的進(jìn)化模型一致。

本研究表明，在大豆GmBBXs基因擴(kuò)展中存在串聯(lián)復(fù)制和片段復(fù)制事件，僅有1對(duì)基因(GmBBX20和GmBBX21)形成串聯(lián)復(fù)制對(duì)，基因共線性分析發(fā)現(xiàn)有50對(duì)由片段復(fù)制事件形成的基因?qū)Γ砻鞔蠖笲BX蛋白在進(jìn)化過程中，在染色體之間發(fā)生片段復(fù)制的概率更高。大豆BBX基因家族中只有GmBBX13和GmBBX15未發(fā)生基因復(fù)制事件，推測(cè)GmBBX13和GmBBX15基因可能發(fā)生在大豆物種分化前，且在每個(gè)亞家族中均有片段復(fù)制事件，表明大豆BBX 5個(gè)亞家族中早期基因的進(jìn)化發(fā)生在大豆物種分化前。此外，基因共線性分析結(jié)果與進(jìn)化樹分析結(jié)果一致。

BBX家族成員參與植物的生長(zhǎng)和發(fā)育過程。本研究發(fā)現(xiàn)，GmBBXs啟動(dòng)子上除含有光響應(yīng)元件ACE、G-Box外，還發(fā)現(xiàn)了低溫響應(yīng)元件LTR、逆境響應(yīng)元件TC-rich和干旱誘導(dǎo)的MYB轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)MBS，這表明大豆BBX家族基因除與光形態(tài)建成有關(guān)外，還參與逆境脅迫響應(yīng)。本研究進(jìn)一步分析了GmBBXs在干旱和鹽脅迫下的表達(dá)，結(jié)果表明多數(shù)GmBBXs參與大豆干旱和鹽脅迫響應(yīng)。此外，植物BBX能參與激素介導(dǎo)的逆境脅迫響應(yīng)。在擬南芥中突變AtBBX21可降低植株對(duì)ABA的敏感性和水分散失速率，從而提高植株的抗旱能力[17]；IbBBX24能夠增強(qiáng)JA的信號(hào)從而提高紅薯抗枯萎病的能力[30]。本研究中42個(gè)GmBBXs的啟動(dòng)子區(qū)也含有響應(yīng)ABA、SA、GA、JA及乙烯5種植物激素的順式作用元件，它們參與激素介導(dǎo)的逆境脅迫響應(yīng)需進(jìn)一步研究。

大豆BBX基因家族在不同組織中的表達(dá)存在很大差異，表明GmBBXs在不同組織中行使的功能不同。在進(jìn)化上屬于同一亞家族的基因表達(dá)模式也不同，如亞家族Ⅱ中的GmBBX5和GmBBX9在各個(gè)組織中的表達(dá)均較高，表明其功能存在相似性，而亞家族Ⅱ中的GmBBX28、GmBBX40在各個(gè)組織中幾乎均不表達(dá)，在其他亞家族中也存在同樣的情況，在番茄[15]和梨[31]中BBX基因的表達(dá)也有類似現(xiàn)象。說明BBX基因家族在進(jìn)化上的基因重排可能導(dǎo)致其功能不同。

本研究結(jié)果表明，不同GmBBXs響應(yīng)干旱和鹽脅迫的方式不同，A、B、E表達(dá)模式中GmBBXs在干旱和鹽脅迫下表達(dá)均有上調(diào)，且B表達(dá)模式較A、E表達(dá)模式中GmBBXs對(duì)脅迫應(yīng)答的持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，說明B表達(dá)模式中GmBBXs可能在干旱和鹽脅迫應(yīng)答反應(yīng)中行使更重要的功能，表達(dá)模式E中GmBBXs的表達(dá)在脅迫1 h時(shí)升高，隨后下降，推測(cè)這些基因可能在逆境信號(hào)產(chǎn)生的初期發(fā)揮作用。C表達(dá)模式中GmBBXs的表達(dá)先降低后升高，表明這些基因在脅迫早期可能起到負(fù)調(diào)控作用，隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，在脅迫應(yīng)答后期起正調(diào)控作用。D表達(dá)模式中GmBBXs的表達(dá)均受到抑制，表明這些基因在大豆抗逆分子調(diào)控途徑中可能起到負(fù)調(diào)控作用。在其他植物中也發(fā)現(xiàn)BBX基因起負(fù)調(diào)控作用，如在菊花中過表達(dá)CmBBX19后植株的抗旱能力降低，而抑制CmBBX19基因的表達(dá)能夠提高植株的抗旱能力[32]；在番茄[15]、蘋果[13]和葡萄[20]等植物中也發(fā)現(xiàn)多數(shù)BBX基因的表達(dá)在干旱和鹽脅迫下被抑制。F表達(dá)模式中GmBBX28和GmBBX40不受干旱和鹽脅迫誘導(dǎo)，且這2個(gè)基因存在基因復(fù)制現(xiàn)象，因此，GmBBX28和GmBBX40在干旱和鹽脅迫下的表達(dá)一致。此外，在A、B、D和E表達(dá)模式中，部分GmBBXs在干旱和鹽脅迫下的表達(dá)模式也一致，如GmBBX29和GmBBX37在干旱和鹽脅迫下的表達(dá)均屬E表達(dá)模式，二者同屬于第Ⅱ亞家族，GmBBX15和GmBBX21在干旱和鹽脅迫下的表達(dá)均屬A表達(dá)模式，二者同屬于Ⅳ亞家族，表明同一亞家族的基因在功能上具有一定的相似性；但同一亞家族的基因還存在功能上的分化，如在干旱脅迫下GmBBX36表達(dá)呈下降趨勢(shì)，而在鹽脅迫下其表達(dá)明顯呈上升趨勢(shì)。

4 結(jié) 論

本研究共鑒定獲得42個(gè)大豆BBX基因，分布在18條染色體上，可分為5個(gè)亞家族，將其命名為GmBBX1～GmBBX42。大豆BBX基因在擴(kuò)展中存在串聯(lián)復(fù)制和片段復(fù)制事件，且以片段復(fù)制概率更高；在GmBBXs基因啟動(dòng)子上含有多種順式作用元件，如光應(yīng)答元件、逆境脅迫應(yīng)答元件及激素響應(yīng)元件等；GmBBXs基因在不同組織中的表達(dá)不同，在干旱和鹽脅迫下的表達(dá)均可分為6種不同的表達(dá)模式，說明GmBBXs基因參與了非生物逆境脅迫響應(yīng)，這可為明確大豆BBX家族的系統(tǒng)發(fā)育提供參考，為大豆抗逆分子育種提供候選基因資源。