摘要：［目的］探究GATA 基因家族在花生生長(zhǎng)發(fā)育和抗旱調(diào)控中的作用。［方法］通過(guò)生物信息學(xué)方法鑒定花生GATA 家族成員，分析其系統(tǒng)進(jìn)化、基因結(jié)構(gòu)、組織表達(dá)模式，最后結(jié)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)熒光定量PCR 技術(shù)篩選花生GATA 家族響應(yīng)干旱脅迫的關(guān)鍵基因。［結(jié)果］本文鑒定到47 個(gè)GATA 類轉(zhuǎn)錄因子編碼基因，它們不均勻地分布在除2 號(hào)、4 號(hào)和14 號(hào)染色體以外的17 條染色體上。理化性質(zhì)分析表明，該家族屬于親水性蛋白，大部分基因呈酸性，只有Arahy. QG9XFC. 1 具有信號(hào)肽。根據(jù)擬南芥家族同源基因聚類分析結(jié)果，可將花生GATA 家族蛋白分為4 個(gè)亞家族。其中第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ亞家族成員的鋅指結(jié)構(gòu)域特征模體為CX2CX18CX2C，而第Ⅳ亞家族為CX2CX20CX2C 類型。大部分成員在A 亞基因組和B 亞基因組中呈對(duì)稱分布，組織表達(dá)模式分析顯示，超過(guò)半數(shù)的GATA 家族成員在22 個(gè)組織中表現(xiàn)不同程度的特異性表達(dá)。其中第Ⅰ亞家族Arahy. LJYJ4M、Arahy. VS8GG1、Arahy. 3S8P0L 和Arahy. I6JZDT 在所有組織中均顯示較高的表達(dá)水平。然而Arahy. QY7BN7 和Arahy. F7WS4I 在葉片，Arahy. C6NV9N 在花被中表達(dá)較高，Arahy. 4Y7J59 和Arahy. D56WMI 在種子中呈現(xiàn)組織特異性高表達(dá)特性。轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，34 個(gè)GA ?TA 基因響應(yīng)干旱、低溫、ABA 和BR 激素處理，5 個(gè)GATA 基因在干旱和低溫脅迫下表達(dá)量發(fā)生顯著上調(diào)，1 個(gè)基因發(fā)生顯著下調(diào)。進(jìn)一步RT-qPCR 分析表明，Arahy. C6NV9N 和Arahy. 2SUK7S 特異性響應(yīng)PEG 脅迫的基因，尤其前者在葉組織中脅迫早期呈現(xiàn)持續(xù)上調(diào)表達(dá)。［結(jié)論］花生中有47 個(gè)GATA 基因，其中Arahy. C6NV9N 和Ara?hy. 2SUK7S 可能是花生GATA 家族響應(yīng)干旱脅迫關(guān)鍵基因。

關(guān)鍵詞：花生； 轉(zhuǎn)錄因子； GATA； 組織表達(dá)模式； 干旱脅迫

中圖分類號(hào)：S565.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-8151（2024）02-0010-13

轉(zhuǎn)錄因子，又稱反式作用因子，能夠特異性識(shí)別和結(jié)合靶基因的啟動(dòng)子，進(jìn)而調(diào)控下游靶基因的表達(dá)［1］。研究人員根據(jù)轉(zhuǎn)錄因子與DNA 上特定序列的結(jié)合方式的不同，將其分為不同的家族，比如：bZIP（堿性亮氨酸拉鏈）、MYB、ZFP（鋅指蛋白）、MADS、WRKY、NAC（NAM、ATA-F1/2 和CUC1/2）、PHD（植物保守結(jié)構(gòu)域）等［2］。鋅指蛋白（zinc-finger protein，ZFP）是指具備指狀結(jié)構(gòu)特征并且能夠與鋅結(jié)合的一類蛋白質(zhì)的總稱，是植物中重要的轉(zhuǎn)錄因子之一。根據(jù)鋅指蛋白中氨基酸殘基的數(shù)量和位置對(duì)其進(jìn)一步分類，比如：C2H2型、GATA 型、C3H6 型等。已有研究報(bào)道表明，GATA 在植物種子萌發(fā)、器官發(fā)育、碳代謝、氮代謝、逆境脅迫、器官形成等生物學(xué)過(guò)程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用［3］。

1988 年，研究人員首次在雞的珠蛋白基因的啟動(dòng)子上發(fā)現(xiàn)并報(bào)道了GATA 蛋白，證明了該轉(zhuǎn)錄因子參與雞的造血過(guò)程［4-5］。之后，研究人員又鑒定出了GATA-1～GATA-6 等多個(gè)GATA 蛋白［6］，1993 年，研究人員首次在植物煙草中鑒定出了GATA 轉(zhuǎn)錄因子，并且命名為NTL1，研究表明該轉(zhuǎn)錄因子參與煙草氮代謝生物學(xué)過(guò)程［7］。因此表明GATA 基因不僅僅存在于高等動(dòng)物中，在植物中同樣存在。隨后研究人員在擬南芥中發(fā)現(xiàn)了調(diào)控?cái)M南芥下胚軸和葉柄伸長(zhǎng)的GATA 轉(zhuǎn)錄因子ZIM［8］、調(diào)控?cái)M南芥種子萌發(fā)的GATA 轉(zhuǎn)錄因子BME3［9］、調(diào)控?cái)M南芥光形態(tài)建成轉(zhuǎn)錄因子GATA2［10］；在水稻中發(fā)現(xiàn)了調(diào)控水稻器官形成的GATA 家族轉(zhuǎn)錄因子NECKLEAF1［11］和葉綠素合成及葉綠體發(fā)育的GATA 家族轉(zhuǎn)錄因子Cga1［12］；在小麥中發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)錄因子TaGATA1 通過(guò)直接調(diào)控TaABI5 的表達(dá)增強(qiáng)小麥種子休眠能力，進(jìn)而提高穗發(fā)芽抗性［13］；在玉米中GATA 家族轉(zhuǎn)錄因子GATA7 和GATA33 參與調(diào)控玉米頂尖分生組織生長(zhǎng)和發(fā)育［14］；在構(gòu)樹(shù)中發(fā)現(xiàn)GATA 家族轉(zhuǎn)錄因子可以參與調(diào)控冷脅迫［15］；楊樹(shù)（Popu?lus）轉(zhuǎn)錄因子GATA13 和GATA19 通過(guò)調(diào)控氣孔的大小或關(guān)閉，提高植株的水分利用效率，進(jìn)一步提高抗旱性［16］。

目前，關(guān)于GATA 基因家族方面的研究大多數(shù)都還是停留在擬南芥和水稻等模式作物中，而花生GATA 基因家族還鮮有報(bào)道，關(guān)于該家族生物信息學(xué)分析更少。因此，本研究通過(guò)對(duì)花生全基因組中的GATA 基因家族進(jìn)行鑒定和組織表達(dá)模式進(jìn)行分析，旨在為花生GATA 轉(zhuǎn)錄因子對(duì)于花生生長(zhǎng)發(fā)育和抗逆調(diào)控分析奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1. 1 材料

本研究所選用的種子（周花5 號(hào)、遠(yuǎn)雜9102），聚乙二醇6000（科密歐化學(xué)試劑有限公司）。

1. 2 方法

1. 2. 1 花生GATA 基因家族成員鑒定

以“GATA”為關(guān)鍵詞在花生基因組數(shù)據(jù)庫(kù)（https：//peanutbase. usda. iastate. edu/home）中Geneamp;Gene Family 工具進(jìn)行檢索，下載檢索到的基因氨基酸序列（存在多個(gè)轉(zhuǎn)錄本的取最長(zhǎng)），將氨基酸序列上傳至NBCI-CDD 網(wǎng)站（（https：//www. ncbi. nlm. nih. gov/cdd/））和SMART 網(wǎng)站（https：//smart. embl. de/）進(jìn)行結(jié)構(gòu)域分析，去除不含“ZFP-GATA”結(jié)構(gòu)域的序列最終得到47 個(gè)花生GATA 基因家族成員。將花生GATA 基因家族成員氨基酸序列上傳至Expasy 網(wǎng)站（https：//web. expasy. org/protparam/）進(jìn)行氨基酸理化性質(zhì)分析包括：氨基酸數(shù)量、分子量、等電點(diǎn)和總平均親水性，將所有成員理化性質(zhì)匯總，使用Excel2016 軟件制表。

1. 2. 2 花生GATA 基因家族成員染色體定位

將GATA 家族成員在花生基因組數(shù)據(jù)庫(kù)中用Geneamp;Gene Family 工具進(jìn)行檢索，下載染色體編號(hào)、起始位置以及終止位置，使用MapGene2Chrom（http：//mg2c. iask. in/mg2c_v2. 1/）工具進(jìn)行可視化。

1. 2. 3 花生GATA 基因家族系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系

從擬南芥數(shù)據(jù)庫(kù)TAIR（https：//www. arabi?dopsis. org/）中獲得擬南芥GATA 基因家族氨基酸序列，將花生和擬南芥GATA 基因家族氨基酸序列上傳至MEGA 7. 0 軟件，使用Clustal 工具進(jìn)行序列比對(duì)，比對(duì)結(jié)果進(jìn)行合理的刪除，使用鄰接法（Neighbor-Joining Method）構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)，校驗(yàn)參數(shù)Bootstrap 設(shè)置為重復(fù)1000 次。導(dǎo)出并保存. nwk 文件，使用ITOL（https：//itol. embl. de/）工具對(duì)進(jìn)化樹(shù)進(jìn)行美化，最后根據(jù)擬南芥GATA基因家族同源基因聚類分析結(jié)果，對(duì)花生GATA基因家族進(jìn)行分類。

1. 2. 4 花生GATA 基因家族基因結(jié)構(gòu)分析

將花生GATA 基因家族氨基酸序列上傳至MEME 網(wǎng)站進(jìn)行motif 分析，下載mast. xml 文件；花生GATA 基因家族氨基酸上傳至CDD 網(wǎng)站進(jìn)行結(jié)構(gòu)域分析，下載結(jié)果；將1. 3 中MEGA 7. 0 比對(duì)之后花生的氨基酸序列單獨(dú)提取出來(lái)使用鄰接法（Neighbor-Joining Method）構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)，校驗(yàn)參數(shù)Bootstrap 設(shè)置為重復(fù)1000 次），導(dǎo)出并保存. nwk 文件；最后使用TBrools 中Gene StructureView 工具對(duì)上述步驟結(jié)果進(jìn)行可視化。

1. 2. 5 花生GATA 基因家族序列比較

將花生GATA 基因家族氨基酸序列上傳至MEGA 7. 0 軟件，使用Clustal 工具進(jìn)行比對(duì)，找到GATA 結(jié)構(gòu)域并截圖保存。

1. 2. 6 花生GATA 蛋白信號(hào)肽、亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)

將花生GATA 基因家族氨基酸序列上傳至SignalP 6. 0 工具網(wǎng)站（https：//services. health?tech. dtu. dk/services/SignalP-6. 0/）進(jìn)行信號(hào)肽預(yù)測(cè)；將花生GATA 基因家族氨基酸序列上傳至WoLF PSORT 工具網(wǎng)站（https：//wolfpsort. hgc.jp/）進(jìn)行亞細(xì)胞定位。

1. 2. 7 花生GATA 基因家族共線性分析

使用TBtools- Ⅱ（Toolbox for Biologist）v2. 001 軟件中Text merge for MCScanX 工具提取花生物種內(nèi)GATA 基因間的關(guān)系，使用CircleGene View 工具進(jìn)行可視化。

1. 2. 8 花生GATA 基因家族組織表達(dá)、不同激素、干旱和低溫脅迫處理響應(yīng)分析

22 個(gè)花生不同發(fā)育時(shí)期、不同組織［17］和不同激素、干旱和低溫脅迫處理轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分別來(lái)自于花生基因組數(shù)據(jù)庫(kù)（https：//peanutbase. usda. ia?state. edu/home）和PGR 網(wǎng)站（http：//peanutgr.fafu. edu. cn/index. php）。使用R 軟件對(duì)基因FPKM 值進(jìn)行l(wèi)og2 標(biāo)準(zhǔn)化后，使用Excel 2016 繪制熱圖。

1. 2. 9 花生GATA 基因家族在干旱響應(yīng)分析

以耐旱品種遠(yuǎn)雜9102 和周花5 號(hào)為試驗(yàn)對(duì)象，使用75% 酒精消毒10 min 后，放置清水中進(jìn)行催芽，待種子露白，定植于水培盒中，使用清水于人工氣候箱（16 h 光照/8 h 黑暗；28 °C）中培養(yǎng)，待植株發(fā)育至三葉期時(shí)使用20%PEG6000 進(jìn)行開(kāi)始處理，于0、3、6、9、12 h 分別對(duì)葉片和根系進(jìn)行取樣，液氮速凍后用于總RNA 的提取。RT-qPCR分析采用諾唯贊生物科技股份有限公司熒光定量酶試劑盒（ChamQ Universal SYBR qPCR masterMix），在Bio-Rad CFX 96 平臺(tái)上進(jìn)行，以Actin11為內(nèi)參，利用primer 5. 0 進(jìn)行引物設(shè)計(jì)（表1），每個(gè)樣品3 次重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2. 1 花生GATA 基因家族的鑒定與理化性質(zhì)分析

通過(guò)花生基因組數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，NCBI-CDD 和SMART 數(shù)據(jù)庫(kù)驗(yàn)證，最終鑒定得到47 個(gè)花生GATA 基因家族成員，經(jīng)Expasy 數(shù)據(jù)庫(kù)理化性質(zhì)進(jìn)行分析，結(jié)果表明（表2）：GATA 基因家族成員氨基酸數(shù)量范圍在108～415 個(gè)，分子量在12 119. 71～45 242. 82 Da，其中Arahy. C6NV9N分子量最小，Arahy. V4I8CJ 分子量最大；等電點(diǎn)在4. 5～10. 19，小于7 的有27 個(gè)，占總數(shù)目的57. 45%，而大于7 的有20 個(gè)，占總數(shù)目的42. 55%；總平均親水性均小于零。由此說(shuō)明該家族成員大部分呈酸性，且均為親水性蛋白。

2. 2 花生GATA 基因家族成員染色體定位

根據(jù)花生基因組數(shù)據(jù)庫(kù)中GATA 基因家族染色體位置信息，繪制染色體定位圖（圖1），結(jié)果顯示：GATA 基因家族分布在17 條染色體上，第2、4和14 號(hào)染色體上未檢測(cè)到GATA 基因。第16 號(hào)染色體分布最多有5 個(gè)GATA 基因；其次是第3 和11 號(hào)染色體分布4 個(gè)GATA 基因；第1、5、6、9、10、13、15、18、19 號(hào)染色體均分布3 個(gè)GATA 基因；第6 和20 號(hào)染色體上分布2 個(gè)GATA 基因，最后是第7、12、17 號(hào)染色體分布最少只有1 個(gè)GATA基因。說(shuō)明GATA 家族基因不均勻的分布在花生染色體上。

2. 3 花生GATA 基因家族系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)

為了進(jìn)一步探究花生GATA 基因家族成員之間進(jìn)化關(guān)系，使用MAGA 7. 0 軟件對(duì)花生GATA基因家族成員（紅色）和擬南芥家族成員（藍(lán)色）進(jìn)行多重比較，構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)（圖2）。結(jié)果表明：根據(jù)擬南芥家族同源基因聚類分析結(jié)果，將花生GATA 基因家族分為4 個(gè)亞家族，第Ⅰ 亞家族成員有26 個(gè)，第Ⅱ 亞家族成員數(shù)量次之有10 個(gè)，第Ⅲ 亞家族成員最少有5 個(gè)，第Ⅳ 亞家族有6 個(gè)成員。根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，可以推測(cè)基因亞家族成員之間具有較近進(jìn)化距離，可能具有相同的生物學(xué)功能，因此可以根據(jù)家族成員進(jìn)化關(guān)系推測(cè)GATA 基因家族成員的功能。

2. 4 花生GATA 基因家族結(jié)構(gòu)域和比對(duì)和分類

為了進(jìn)一步揭示花生GATA 基因功能特性，對(duì)該家族基因進(jìn)行了基因結(jié)構(gòu)分析，結(jié)果表明（圖3、圖4）：改為“根據(jù)圖 3B 可知，所有亞家族中第Ⅰ亞家族中檢索到的基序最多含有8 個(gè)不同基序，第Ⅲ亞家族含有基序最少，只有1 個(gè)基序，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)第Ⅰ 亞家族均含有Motif2，第Ⅱ 亞家族均含有Motif8，第Ⅲ亞家族均含有Motif1，第Ⅳ亞家族均含有Motif1 和Motif5，不同的亞家族之間Motif 數(shù)量和種類也不相同，這說(shuō)明不同亞族中基序分布的不同導(dǎo)致其可能在進(jìn)化過(guò)程中出現(xiàn)了功能多樣性演變；圖3C 可知，除了第Ⅱ 亞家族部分GATA 結(jié)構(gòu)域在氨基酸序列的前端，其它基因GATA 結(jié)構(gòu)域皆在氨基酸序列后端；除Arahy. 18HYB7、Arahy. MTW1LM、Arahy. 69GBM5、Arahy. V4I8CJ 以外所有基因均包含CDS 區(qū)和UTR 區(qū)，GATA 基因外顯子呈現(xiàn)1 個(gè)（Arahy. 69GBM5）到11 個(gè)（Arahy. 2L20XB、Arahy. 86LJVS）的結(jié)構(gòu)變化，不同亞家族成員具有不同的CDS 數(shù)量，而相同的亞家族中CDS 數(shù)量相近（圖3D）。同時(shí)，在相同亞族中GATA 轉(zhuǎn)錄因子相似的結(jié)構(gòu)特征表明其含有相似的功能。

通過(guò)MEGA 7. 0 中ClustalW 工具比對(duì)發(fā)現(xiàn)，第Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 亞家族成員鋅指結(jié)構(gòu)域類型為CX2CX18CX2C，而第Ⅳ亞家族為CX2CX20CX2C 類型（圖4）。其它氨基酸同一亞家族存在相似性，不同亞家族存在特異性，推測(cè)為物種進(jìn)化的結(jié)果。

2. 5 花生GATA 基因家族信號(hào)肽預(yù)測(cè)

對(duì)花生GATA 蛋白進(jìn)行信號(hào)肽預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)除Arahy. QG9XFC. 1 具有信號(hào)肽以外其它蛋白均不具備信號(hào)肽（圖5）。

2. 6 花生GATA 基因家族亞細(xì)胞定位

為了進(jìn)一步探索GATA 基因家族蛋白的表達(dá)位置，我們使用WoLF PSORT 工具對(duì)該家族蛋白進(jìn)行亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)，結(jié)果顯示（圖6）：有39 個(gè)蛋白定位于細(xì)胞核中，占總數(shù)的83%，只有8 個(gè)蛋白（Arahy. 0U49HS. 1、Arahy. 3J6WSK. 1、Arahy. 4Y7J59. 1、Arahy. EI5605. 1、Arahy. LJYJ4M. 1、Arahy. TF5DD7. 1、Arahy. V7E7MG. 1、Arahy.F7WS4I. 1）定位于葉綠體，占總數(shù)17%。說(shuō)明大多數(shù)蛋白在細(xì)胞核中表達(dá)。

2. 7 花生GATA 基因家族共線性分析

為進(jìn)一步探究花生GATA 基因家族成員間的進(jìn)化關(guān)系，使用TBtools 軟件對(duì)家族成員進(jìn)行共線性分析。研究發(fā)現(xiàn)在47 個(gè)成員中，共有19 對(duì)家族成員在花生A 亞基因組和B 亞基因組相應(yīng)的位置，占花生GATA 基因家族成員總數(shù)的80%（圖7）。進(jìn)一步研究又發(fā)現(xiàn)這些成對(duì)出現(xiàn)的家族成員，在系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)也有較近的距離，因此可以推測(cè)為異源四倍體栽培種花生形成時(shí)，由2 個(gè)二倍體野生種花生各自攜帶而來(lái)。剩下20% 沒(méi)有成對(duì)出現(xiàn)的基因家族成員則可能是在栽培花生形成時(shí)其染色體發(fā)生了倒位、易位，反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座等事件。

2. 8 花生GATA 基因家族組織表達(dá)模式分析

為進(jìn)一步探究花生GATA 基因家族生物學(xué)功能，對(duì)基因組數(shù)據(jù)庫(kù)不同組織轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，繪制熱圖（圖8），結(jié)果表明：在47 個(gè)家族成員中有34 個(gè)成員在22 個(gè)組織中均有不同程度的表達(dá)（白色表示未檢測(cè)到表達(dá)），其中Arahy. LJYJ4M、Arahy.VS8GG1、Arahy. 3S8P0L、Arahy. I6JZDT 在所有組織中都具有較高的表達(dá)，而且他們均屬第Ⅰ 亞家族，而Arahy. QY7BN7 和Arahy. F7WS4I 在葉片中有較高的表達(dá)，Arahy. C6NV9N 在花被中具有較高的表達(dá)，Arahy. 4Y7J59 和Arahy. D56WMI在種子中具有較高的表達(dá)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該家族成員組織表達(dá)模式相似的基因其進(jìn)化關(guān)系也比較近，因此可以推測(cè)其生物學(xué)功能也可能相似，根據(jù)其組織表達(dá)情況，推測(cè)GATA 家族成員在花生生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的功能，但是需要相關(guān)分子生物學(xué)試驗(yàn)加以論證。

2. 9 花生GATA 基因家族對(duì)不同激素、干旱和低溫脅迫處理響應(yīng)分析

為了進(jìn)一步探究不同非生物脅迫和激素處理下GATA 基因的表達(dá)模式，對(duì)干旱、低溫、ABA 和BR 處理之后花生幼苗葉片的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示（圖9）：34 個(gè)基因家族成員響應(yīng)干旱、低溫、ABA 和BR 處理（白色表示未檢測(cè)到表達(dá)）。其中在干旱和低溫處理下Arahy. C6NV9N、Arahy. 4Y7J59、Arahy. 3E7WJ6、Arahy. D56WMI和Arahy. 2SUK7S 表達(dá)量均發(fā)生顯著上調(diào)，而Arahy. Z6CAHI 下調(diào)最為明顯，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Arahy. D56WMI、Arahy. 4Y7J59、Arahy. 2SUK7S在受到干旱處理和ABA 處理后基因表達(dá)變化出現(xiàn)了一致性，表明它們對(duì)于干旱脅迫的調(diào)控與ABA 信號(hào)通路相關(guān)，通過(guò)對(duì)比干旱脅迫和低溫脅迫基因表達(dá)變化情況可知，該家族成員對(duì)于干旱脅迫更為敏感且大多數(shù)基因表達(dá)量上調(diào)。

2. 10 花生GATA 基因家族PEG6000 處理下表達(dá)分析

基于干旱處理的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，對(duì)干旱處理后表達(dá)量明顯上升的5 個(gè)基因（Arahy. C6NV9N、Arahy. 4Y7J59、Arahy. 3E7WJ6、Arahy.D56WMI、Arahy. 2SUK7S）進(jìn)行PEG 處理。采用20% 的PEG 模擬干旱進(jìn)行處理，結(jié)果顯示：只有Arahy. C6NV9N 和Arahy. 2SUK7S 響應(yīng)PEG 脅迫且表現(xiàn)出規(guī)律性變化，但響應(yīng)模式不同（圖10）。其中Arahy. C6NV9N 在受到PEG 脅迫后在根系中的表達(dá)量在3 h 時(shí)顯著增高，但在周花5 號(hào)材料遺傳背景下其表達(dá)差異僅為1. 7 倍，而在遠(yuǎn)雜9102材料遺傳背景下表現(xiàn)為PEG 脅迫后6 和12 h 雙峰表達(dá)模式，表達(dá)量為未脅迫對(duì)照的2. 6 倍；葉片中Arahy. C6NV9N 受到脅迫以后在2 個(gè)品種中皆顯著上調(diào)并且均在12 h 時(shí)達(dá)到最高表達(dá)水平，最低上調(diào)幅度為4 倍，最大上調(diào)幅度達(dá)16 倍以上。Arahy. 2SUK7S 在受到PEG 脅迫后在根系中的表達(dá)量表現(xiàn)為先上升后下降，在周花5 號(hào)中其表達(dá)量峰值在6 h 達(dá)到顯著水平，而遠(yuǎn)雜9102 中峰值在9 h 達(dá)到顯著水平；在葉片中Arahy. 2SUK7S 受到脅迫后，在周花5 號(hào)中3 h 時(shí)顯著升高，脅迫9 h 后降低到一般水平，而在遠(yuǎn)雜9102 中其表達(dá)量在3 h無(wú)明顯變化，在6 h 時(shí)達(dá)到峰值，之后也降低到一般水平，在12 h 時(shí)降到最低。

3 討論與結(jié)論

能夠特異性識(shí)別并結(jié)合靶基因的順式元件的蛋白被稱為轉(zhuǎn)錄因子。鋅指轉(zhuǎn)錄因子是目前研究較為深入的轉(zhuǎn)錄因子家族之一，GATA 型轉(zhuǎn)錄因子又是鋅指蛋白轉(zhuǎn)錄因子中的一種重要類型。已有研究報(bào)道該家族影響著植物種子萌發(fā)、器官發(fā)育、碳代謝、氮代謝等［3］過(guò)程，本研究在栽培花生中鑒定得到47 個(gè)GATA 基因家族成員，成員數(shù)目比水稻（29 個(gè)）［18］、玉米（37 個(gè)）［19］、高粱（30 個(gè)）［20］、辣椒（24 個(gè)）［21］多，但是又比煙草（57 個(gè)）［22］少，推測(cè)可能與水稻、擬南芥和辣椒屬于二倍體，而煙草和花生屬于異源四倍體有關(guān)。

一級(jí)序列結(jié)構(gòu)分析表明，花生GATA 蛋白均為不穩(wěn)定的親水蛋白，有27 個(gè)呈酸性，20 個(gè)呈堿性；編碼108～415 個(gè)氨基酸，分子質(zhì)量12 119. 71～45 242. 82 Da，其鋅指結(jié)構(gòu)域包括2 種類型：CX2CX18CX2C 型和CX2CX20CX2C 型，與煙草GATA 基因家族鋅指結(jié)構(gòu)域相似，且同一亞家族基因具有相同鋅指結(jié)構(gòu)域類型［22］。進(jìn)一步對(duì)GATA 家族成員基因結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)，與已報(bào)道基因家族相似，同一亞家族成員之間其基因結(jié)構(gòu)具有相似性，而不同亞家族成員之間具有特異性。因此可見(jiàn)或許正是由于這些家族成員之間的理化性質(zhì)和基因結(jié)構(gòu)的相似性和特異性，才使得GATA 基因家族成員具有相似而又不同的生物學(xué)功能。

通過(guò)共線性分析發(fā)現(xiàn)在GATA 基因家族中半數(shù)以上成員在A、B 亞基因組之間對(duì)應(yīng)位置存在共線性，這與花生中另外一個(gè)重要的轉(zhuǎn)錄因子家族bHLH 轉(zhuǎn)錄因子共線性結(jié)果一致［23］，也從側(cè)面印證了異源四倍體栽培花生基因組來(lái)自于二倍體野生花生A. duranensis 和A. ipaensis 祖先種。通過(guò)組織表達(dá)模式分析，發(fā)現(xiàn)第Ⅰ 亞家族中表達(dá)量最高組織為花生發(fā)育后期生殖生長(zhǎng)階段的器官中，因此推測(cè)第Ⅰ亞家族成員其生物學(xué)功能可能與后期種子發(fā)育成熟相關(guān)，而第Ⅱ 亞家族則主要在葉片中突出表達(dá)，第Ⅲ、Ⅳ亞家族表達(dá)量都比較低，因此研究家族成員時(shí)要把重點(diǎn)放到第Ⅰ、Ⅱ亞家族。利用非生物脅迫和激素處理的花生轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)對(duì)GATA 基因家族表達(dá)模式進(jìn)行進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)半數(shù)以上基因參與花生非生物脅迫應(yīng)答，如在干旱脅迫和激素處理下Arahy. D56WMI、Arahy. 4Y7J59、Arahy. 2SUK7S 基因表達(dá)變化出現(xiàn)了一致性。因此可以推測(cè)這3 個(gè)基因?qū)τ诟珊得{迫的調(diào)控可能是依賴ABA 信號(hào)途徑［24］。RT-qPCR 驗(yàn)證結(jié)果顯示Arahy. C6NV9N 和Arahy. 2SUK7S 在PEG 處理后表達(dá)均發(fā)生顯著變化，然而花生GATA 基因具體抗旱調(diào)控功能有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，本研究以花生GATA 家族基因?yàn)閷?duì)象，主要分析了GATA 基因家族系統(tǒng)理化性質(zhì)、進(jìn)化關(guān)系、基因結(jié)構(gòu)、共線性以及組織表達(dá)模式和非生物脅迫與激素響應(yīng)，進(jìn)一步加深了對(duì)于花生GATA 基因家族成員的了解，為花生GATA 基因家族成員進(jìn)行下一步研究提供一定的基礎(chǔ)，為抗逆、高產(chǎn)花生品種的選育提供新思路。

參考文獻(xiàn)

［1］Zhang J Z. Overexpression analysis of plant transcription factors

［J］. Current Opinion in Plant Biology， 2003， 6（5）： 430-440.

［2］侯思宇，孫朝霞，郭彬，等. 大豆兩個(gè)C2H2 型轉(zhuǎn)錄因子基因序

列特征及表達(dá)分析［J］.植物生理學(xué)報(bào)，2014，50（ 5）： 665-674.

Hou S Y， Sun C X， Guo B， et al. Cloning and expression

analysis of two C2H2 transcription factors in soybean ［J］. Plant

Physiology Journal， 2014， 50（5）： 665-674.

［3］王娟，蘭海燕.GATA 轉(zhuǎn)錄因子對(duì)植物發(fā)育和脅迫響應(yīng)調(diào)控的

研究進(jìn)展［J］. 植物生理學(xué)報(bào)，2016，52（12）：1785-1794.

Wang J， Lan H Y. Advances in regulation of GATA

transcription factor to plant development and stress responses

［J］. Plant Physiology Journal， 2016， 52（12）： 1785-1794.

［4］Evans T， Reitman M， Felsenfeld G. An erythrocyte-specific

DNA-binding factor recognizes a regulatory sequence common

to all chicken globin genes ［J］. Proceedings of the National

Academy of Sciences of the United States of America， 1988， 85

（16）： 5976-5980.

［5］Omichinski J G， Clore G M， Schaad O， et al. NMR structure

of a specific DNA complex of Zn-containing DNA binding

domain of GATA-1［J］. Science， 1993， 261（5120）： 438-446.

［6］張未麗，劉智皓，吳風(fēng)瑞，等. 轉(zhuǎn)錄因子GATA-2 在脊椎動(dòng)物發(fā)

育過(guò)程中的作用［J］. 四川動(dòng)物，2009，28（6）：945-948.

Zhang W L， Liu Z H， Wu F R， et al. Role of the GATA-2

transcription factor in vertebrates during development ［J］.

Sichuan Journal of Zoology， 2009， 28（6）： 945-948

［7］Daniel-Vedele F， Caboche M. A tobacco cDNA clone encoding

a GATA-1 zinc finger protein homologous to regulators of

nitrogen metabolism in fungi ［J］. Molecular Genetics and

Genomics， 1993， 240（3）： 365-373.

［8］Shikata M， Matsuda Y， Ando K， et al. Characterization of

Arabidopsis ZIM， a member of a novel plant-specific GATA

factor gene family ［J］. Journal of Experimental Botany， 2004，

55（397）： 631-639.

［9］Liu P P， Koizuka N， Martin R C， et al. The BME3 （Blue

Micropylar End 3） GATA zinc finger transcription factor is a

positive regulator of Arabidopsis seed germination ［J］. The

Plant Journal for Cell and Molecular Biology， 2005， 44（6）：

960-971.

［10］Luo X M， Lin W H， Zhu S， et al. Integration of light- and

brassinosteroid-signaling pathways by a GATA transcription

factor in Arabidopsis ［J］. Developmental Cell， 2010， 19（6）：

872-883.

［11］Wang F， Zhu D M， Huang X， et al. Biochemical insights on

degradation of Arabidopsis DELLA proteins gained from a cellfree

assay system ［J］. The Plant Cell， 2009， 21（8）： 2378-

2390.

［12］Hudson D， Guevara D R， Hand A J， et al. Rice cytokinin

GATA transcription factor1 regulates chloroplast development

and plant architecture ［J］. Plant Physiology， 2013， 162（1）：

132-144.

［13］Wei X N， Li Y Y， Zhu X L， et al. The GATA transcription

factor TaGATA1 recruits demethylase TaELF6-A1 and

enhances seed dormancy in wheat by directly regulating

TaABI5 ［J］. Journal of Integrative Plant Biology， 2023， 65

（5）： 1262-1276.

［14］Zhan J， Thakare D， Ma C， et al. RNA sequencing of lasercapture

microdissected compartments of the maize kernel

identifies regulatory modules associated with endosperm cell

differentiation［ J］. The Plant Cell， 2015， 27（3）： 513-531.

［15］Peng X， Wu Q Q， Teng L H， et al. Transcriptional regulation

of the paper mulberry under cold stress as revealed by a

comprehensive analysis of transcription factors ［J］. BMC Plant

Biology， 2015， 15（1）： 108.

［16］沈超. 楊樹(shù)PdGATA19 和PdGATA13 在干旱和低氮脅迫下

的功能研究［D］. 北京：北京林業(yè)大學(xué)，2021.

Shen C. Functional analyses of poplar PdGATA19 and

PdGATA13 in response to low-nitrogen and drought stress

［D］. BeiJing： Beijing forestry university， 2021.

［17］Clevenger J， Chu Y， Scheffler B， et al. A developmental

transcriptome map for allotetraploid Arachis hypogaea ［J］.

Frontiers Plant Science， 2016， 7： 1446.

［18］駱鷹，王有成，王偉平，等. 水稻GATA 基因家族生物信息學(xué)

分析［J］. 分子植物育種，2018，16（17）：5514-5522.

Luo Y， Wang Y C， Wang W P， et al. Bioinformatics analysis

of GATA gene family in rice ［J］. Molecular Plant Breeding，

2018， 16（17）： 5514-5522.

［19］王延召，周波，韓小花，等. 玉米GATA 基因家族的全基因組

鑒定及熱脅迫下的表達(dá)分析［J］. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，49

（11）：19-25.

Wang Y Z， Zhou B， Han X H， et al. Genome-wide

identification of maize GATA gene family and expression

analysis under heat stress ［J］. Journal of Henan Agricultural

Sciences， 2020， 49（11）： 19-25.

［20］宋迎輝，朱燦燦，代書(shū)桃，等. 高粱GATA 基因家族的全基因

組鑒定及表達(dá)分析［J］. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，54（8）：14-23.

Song Y H， Zhu C C， Dai S T， et al. Genome-wide

identification and expression of GATA gene family in Sorghum

bicolor ［J］. Shandong Agricultural Sciences， 2022， 54（8）：

14-23.

［21］袁岐，張春利，趙婷婷，等. 辣椒GATA 轉(zhuǎn)錄因子的生物信息

學(xué)分析［J］. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2017，33（17）：24-31.

Yuan Q， Zhang C L， Zhao T T， et al. Bioinformatics analysis

of GATA transcription factor in Pepper ［J］. Chinese

Agricultural Science Bulletin， 2017， 33（17）： 24-31.

［22］楊玄松，謝雯榕，顧鋼，等. 普通煙草GATA 轉(zhuǎn)錄因子家族鑒

定及基因表達(dá)分析［J］. 煙草科技，2023，56（1）：11-23.

Yang X S， Xie W R， Gu G， et al. Identification and gene

expression analysis of GATA transcription factor family in

Nicotiana tabacum ［J］. Tobacco Science amp; Technology，

2023， 56（1）： 11-23.

［23］王勇江，陳克平，姚勤.bHLH 轉(zhuǎn)錄因子家族研究進(jìn)展［J］. 遺

傳，2008，30（7）：821-830.

Wang Y J， Chen K P， Yao Q. Progress of studies on bHLH

transcription factor families ［J］. Hereditas， 2008， 30（7）：

821-830.

［24］Agurla S， Gahir S， Munemasa S， et al. Mechanism of

stomatal closure in plants exposed to drought and cold stress

［J］. Advances in Experimental Medicine and Biology， 2018，

1081： 215-232.

（編輯：呂俊俐）