枇杷PYL基因家族鉴定及表达分析.pdf

接收日期：2024-01-29 接受日期：2024-02-18 基金项目：福建省中青年教师教育科研项目(JAT210948)*通信作者。E-mail: 枇杷枇杷 PYL 基因家族鉴定及表达分析基因家族鉴定及表达分析 林秋香*，韩雨昕(湄洲湾职业技术学院，福建 莆田 351119)摘 要：脱落酸(ABA)是调节植物生长发育与非生物胁迫的重要激素之一，ABA 受体 Pyrabactin Resistance 1(PYR)-like(PYL)于信号通路的顶端发挥核心调控作用，但枇杷 Eriobotrya japonica 的 PYL 基因家族尚未鉴定。本研究通过生物信息学分析鉴定出枇杷 12 个 PYL 基因家族成员，枇杷 PYL 蛋白分子量为 10.4729.12 kDa，且主要定位于细胞质。枇杷PYL 基因家族成员分布在 8 条染色体上，进化树分析显示 PYL 基因家族包含三个亚家族，且枇杷 EjPYL1 与拟南芥AtPYL13 亲缘关系较近。枇杷 PYL 蛋白含有 16 个 motif，其中 motif3 为家族成员共有。枇杷 PYL 基因家族成员在物种内存在共线性，与拟南芥的物种间共线性有 2 对。顺式作用元件分析发现枇杷 PYL 基因启动子含有低温、干旱、光以及激素响应元件。枇杷幼果转录组分析表明，果肉和种子中 EjPYL6 和 EjPYL8 基因受低温诱导上调表达。该研究结果将为枇杷 ABA 信号转导途径的解析和抗冻新品种培育提供理论依据。关键词：枇杷；PYL 基因家族；ABA；冻害胁迫 Doi:10.3969/j.issn.1009-7791.2024.01.001 中图分类号：S667.3 文献标识码：A 文章编号：1009-7791(2024)01-0001-11 Identification and Expression Analysis of PYL Gene Family in Eriobotrya japonica LIN Qiu-xiang*,HAN Yu-xin(Meizhouwan Vocational Technology College,Putian 351119,Fujian China)Abstract:Abscisic acid(ABA)is one of the important hormones regulating plant growth and development,and abiotic stress.As an ABA receptor,PYL is located at the top of its signaling pathway and plays a core regulatory role.However,this gene family has not been identified and analyzed in detail in loquat.In this study,12 PYL genes were identified in loquat based on bioinformatics analysis.The molecular weight of the coding PYL protein ranged from 10.47 to 29.12 kDa,and most of them were localized in the cytoplasm.PYL family genes were distributed on 8 chromosomes.Phylogenetic tree analysis showed that PYL gene family could be divided into three subfamilies and EjPYL1 was closely related to AtPYL13.PYL proteins in loquat were consisted of motif 1-6,and motif3 was the common domain.Genes of PYL family were collinearity in species loquat.There were 2 pairs of collinearity between loquat and Arabidopsis thaliana.Cis-components in promoter of PYL genes were related to low temperature,drought,light and hormone response.RNA-seq of loquat young fruits indicated that EjPYL6 and EjPYL8 were both up-regulated by low temperature in fruit pulp and seeds.This study can provide theoretical basis for further understanding ABA signal transduction pathway and breeding new varieties of loquat with frost resistance.Key words:Eriobotrya japonica;PYL gene family;ABA;freezing stress 2024,53(1):111.Subtropical Plant Science 第 53 卷 2枇杷 Eriobotrya japonica 为原产我国的一种南方特色果树，其栽培品种由野生种驯化得来，均属于普通枇杷1。枇杷树体可耐12 以下低温而不受冻害；花可耐6 低温；幼果耐寒性较差，3 可导致低温冻害2。枇杷属大部分种类分布在北纬2030之间，极少数种分布在此范围之外3。此外，枇杷花芽秋季萌发、冬季开花、春季结果、夏季成熟，其生长发育历经四季，容易遭受夏季高温、干旱、水涝侵害和冬季低温冻害等多种非生物胁迫，从而造成果实产量和品质下降，严重时甚至绝收4。脱落酸(ABA)是重要的植物激素，不仅控制植物生长发育过程，还参与植物应对生物和非生物胁迫的反应，被称为植物的“胁迫激素”56。从低温胁迫开始到抗冻基因的表达是一个非常复杂的过程，其中，依赖于 ABA 信号途径的转录调控具有重要作用7。当植物体受到低温胁迫时，外源 ABA 处理能够调节抗氧化酶活性、诱导冷信号传导和抗寒基因表达，从而提高植物的耐寒性89。吡喃菌素抗性基因家族(Pyrabactin resistance1(PYR)-like,PYL)作为ABA 受体，位于 ABA 信号转导通路的顶端10。PYL蛋白通过其内部的 ABA 结合腔与 ABA 分子直接结合形成复合物，导致 PYL 蛋白构象发生改变11，且每个PYL家族成员与ABA的结合能力存在差异12。PYL 蛋白与 ABA 结合形成的复合物可以抑制蛋白磷酸酶(Protein Phosphatase 2C，PP2C)活性，从而解除 PP2C 对蔗糖非发酵-1-相关蛋白激酶 2(Sucrose non-fermenting-1-related protein kinase 2,SnRK2)的抑制，导致正调控因子 SnRK2 的激活和释放1314。SnRK2 自身磷酸化后，再经过下游转录因子或膜蛋白等作用因子的磷酸化，开启 ABA 信号应答。调控 ABA 信号转导的各个信号因子相互联系，从而形成一条完整的 ABA 信号通路15。过表达PYL 家族基因成员，能够提高转基因作物对 ABA的敏感性和抗寒性，促进果实成熟16。拟南芥Arabidopsis thaliana 的 AtPYL4 过表达增强了拟南芥耐旱性17，AtPYL8 与 AtPYL9 在拟南芥侧根生长中起重要作用18；玉米 Zea mays 的 ZmPYL8、ZmPYL9和 ZmPYL12 等基因过表达可以增强玉米耐寒性19；水稻Oryza sativa的OsPYL5过表达可以增强水稻抗旱性和抗盐性20。PYL 还与细胞内其他蛋白相互作用，参与植物发育和胁迫应答过程21。本研究应用生物信息学技术鉴定枇杷PYL基因家族成员，分析其基本特征、结构特征以及进化关系，进一步分析其在枇杷幼果响应冻害胁迫中的表达模式，筛选抗冻 PYL 基因，为枇杷 ABA 信号转导途径的解析和抗冻新品种培育奠定理论基础。1 材料与方法 1.1 数据获取 枇杷全基因组数据下载于 https:/gb.org/cnsa，拟南芥 PYL 基因家族蛋白下载于 TAIR数据库(https:/www.arabidopsis.org/)，枇杷幼果低温胁迫 RNA-seq 来源于本实验室已发表数据22。1.2 枇杷 PYL 基因家族分析 1.2.1 枇杷枇杷 PYL 基因家族成员鉴定基因家族成员鉴定 将 TAIR 网站下载的拟南芥 PYL 基因家族的蛋白质序列文件整理成 fa 文件。通过 TBtools 软件，应用BLASTp工具将获得的拟南芥PYL基因家族的蛋白质序列比对枇杷全基因组，Outfmt 选择 Table，其余参数采用默认设置。获取相似度50%的枇杷PYL基因，再去冗余后得到枇杷PYL基因家族成员。通过 TBtools(v0.669)提取候选 PYL 基因的蛋白序列，使用 Pfam 网站(http:/pfam.xfam.org)验证蛋白质序列，E-value 值设置为 0.01，根据是否存在Polyketide_cyc2 结构域(PF10604)，判断是否含有家族特征结构域，进而确定枇杷PYL各家族基因成员。1.2.2 枇杷枇杷 PYL 家族基因的基本特性预测家族基因的基本特性预测 使用在线软件 ProtParam(http:/web.expasy.org/protparam/)分析鉴定枇杷 PYL 家族基因编码蛋白的理化性质，同时使用 WoLF PSORT(https:/wolfpsort.hgc.jp/)和 Plant-mPLoc(http:/ PYL 家族蛋白的亚细胞定位，明确枇杷 PYL 家族基因的基本特性。1.2.3 染色体定位分析染色体定位分析 从基因注释文件中获取基因在染色体上的位置信息与染色体的长度信息，再通过 MG2C 网站(http:/mg2c.iask.in/mg2c_v2.1/)可视化，完成枇杷PYL 基因家族在染色体上的定位。第 1 期 林秋香等：枇杷 PYL 基因家族鉴定及表达分析 31.2.4 系统发育分析系统发育分析 将枇杷 PYL 蛋白质序列和拟南芥 PYL 基因家族进行混合建树，使用 MEGA-X 软件的 Clustal W进行蛋白质多序列比对。采用邻接法(Neighbor-Joining，NJ)，使用 Booststrap method 进行显著性检验，重复抽样指数选择1000 次，线程数设置为15(其余参数采用默认参数设置)。将绘制好的系统发育树通过 Evolview 网站(https:/evolgenius.info/evolview-v2/mytrees/1/1)进行可视化。1.2.5 基因结构分析与基因结构分析与 Motif 分析分析 将枇杷 PYL 蛋白序列文件于 MEGA 中进行多序列比对，用 MEG 文件构建进化树。利用 MEME SUITE在线工具(http:/meme-suite.org/tools/meme)分析 PYL 家族蛋白的保守基序，设置限值为 10，其余设置为默认值。从全基因组 gff 注释文件中提取 PYL基因。采用 TBtools 软件中的 Advanced 绘制进化树、motif、基因结构示意图。1.2.6 基因共线性分析基因共线性分析 通过 TBtools 的 Advanced Circos 进行枇杷基因组物种内共线性分析，并与拟南芥基因组进行物种间共线性分析。利用TBtools绘制枇杷与拟南芥PYL基因家族成员的共线性图谱。1.2.7 基因启动子元件分析基因启动子元件分析 从枇杷基因组中提取 PYL 家族成员上游 2000 bp 序列，利用 Plant CARE 数据(http:/bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/)预测启动子顺式作用元件，利用 TBtools 对其结果可视化。1.3 枇杷 PYL 表达模式分析 将早钟 6 号枇杷 2 年生花后 60 d 的嫁接苗放于人工气候箱培养，温度分别设置为 25、1 和3，处理时间分别为 2 h、4 h 和 6 h，每处理设 3 个生物学重复，每重复 3 株，植株处理后移至室温平衡 12 h。取下幼果，分别将果肉和种子于液氮速冻后保存于80 冰箱。转录组测序由武汉迈特维尔生物科技有限公司完成。获取 PYL 基因家族成员在不同温度(25、1、3)、不同时间(2 h、4 h、6 h)条件下于果肉及种子中的表达量数据。删除表达量均值低于 1 的基因成员后，对数据进行分类及平均值处理。当 FPKM 均值50 时为高表达，5FPKM 均值50 为中等表达，1FPKM 均值5为低表达，FPKM 均值1 为不表达。利用 TBtools软件中的HeatMap绘制筛选出的枇杷PYL基因表达热图，使用 Scale 函数做 01 标准化处理并聚类，以表达量值高于 1.5 倍的基因作为差异表达基因。2 结果与分析 2.1 枇杷 PYL 基因家族成员鉴定 通过 BLAST 分析获得枇杷 PYL 基因 12 个，分别 为 Ej00093191、Ej00022224、Ej00050698、Ej00081565、Ej00058960、Ej00006971、Ej00071861、Ej00093052、Ej00032680、Ej00039656、Ej00073098、Ej00035824。使用 Pfam 网站(http:/pfam.sanger.ac.uk/search)绘制枇杷 PYL 基因家族结构域图，枇杷PYL 基因家族成员均有 Polyketide_cyc2 结构域(图 1)。此外，分别有 5 个枇杷 PYL 家族成员具有Polyketide_cyc 结构域，有 4 个枇杷 PYL 家族成员具有 Bet_v_1 结构域(图 1)。2.2 枇杷 PYL 基因家族成员理化性质 枇杷 PYL 基因家族的理化性质通过 Expasy ProtParam 在线获取，PYL 基因家族成员氨基酸长度为 94262 aa，平均长度为 200 aa(表 1)。EjPYL1蛋白长度最少，为 94 aa，与该基因家族的其他成员相差较大。蛋白质分子量为 10.4729.12 kDa，平均分子质量 22.04 kDa；理论等电点 pI 4.939.10，其中有 9 个基因的等电点在酸性范围，1 个基因在中性范围，2 个基因在碱性范围，酸性基因占 75%，推测 PYL 基因家族成员富含酸性基因(表 1)。枇杷PYL 蛋白具有不同的蛋白质分子量和不同的等电点，它们可能在不同的环境中发挥相应功能。通过 PSORT(http:/wolfpsort.hgc.jp/)与 mPLoc(http:/ PYL 基因亚细胞定位(表 1)。WoLF PSORT 结果显示，大部分枇杷 PYL 家族成员定位于细胞质与叶绿体；Plant-mPLoc 结果显示，枇杷 PYL基因家族中有 8 个基因被定位在细胞质上，有 3 个基因表达于细胞核，有 3 个定位至叶绿体，其中EjPYL3 和 EjPYL12 共定位于细胞核和叶绿体。亚细胞定位分析预测显示枇杷 PYL 基因主要表达于细胞 第 53 卷 4 图 1 枇杷 PYL 基因结构域 Fig.1 PYL genes domain map of loquat 表 1 枇杷 PYL 基因基本特性预测 Table 1 Prediction of basic characteristics of PYL genes in loquat 基因名 基因号 氨基酸 长度/aa 分子量(MW)/Da 理论等 电点(pI)Start position End position WoLF PSORT Plant-mPLocEjPYL1 Ej00093191 94 10476.80 5.41 6297665 6297949 cyto,nucl,extr,golg nucl EjPYL2 Ej00022224 184 20782.59 6.30 23445601 23448500cyto,extr,chlo,nucl,cysk,golg chlo EjPYL3 Ej00050698 193 21507.30 5.97 35947126 35949923nucl,extr,cyto,vacu,cysk chlo,nucl EjPYL4 Ej00081565 196 21688.52 5.51 38882484 38883074cysk,extr,nucl,cyto cyto EjPYL5 Ej00058960 201 22066.67 4.93 3315814 3316419 nucl,cyto,extr cyto EjPYL6 Ej00006971 201 22091.95 6.13 37537324 37539649cyto,nucl,extr,cysk cyto EjPYL7 Ej00071861 207 22732.64 6.44 31291285 31291908chlo,nucl,cyto,extr cyto EjPYL8 Ej00093052 207 22761.59 6.44 33019530 33020153chlo,nucl,pero cyto EjPYL9 Ej00032680 206 22812.36 5.35 32594635 32595255cyto,nucl,chlo,extr,cysk,golg cyto EjPYL10 Ej00039656 225 24172.98 7.17 35875812 35876489chlo,mito cyto EjPYL11 Ej00073098 224 24205.15 9.10 9277920 9278594 chlo,mito cyto EjPYL12 Ej00035824 262 29124.42 8.56 23139516 23142661cyto,nucl,extr,chlo,mito,cysk,golg chlo,nucl 注：extr：胞外基质；chlo：叶绿体；cyto：细胞质；golg：高尔基体；nucl：细胞核；mito：线粒体；nucl：细胞核；cysk：细胞骨架。质上，与蒺藜苜蓿 Medicago truncatula23、拟南芥24和水稻14的 PYL 蛋白一致。表明 PYL 家族的功能在不同物种中是保守的。2.3 枇杷染色体定位 枇杷 PYL 基因家族成员在染色体上的分布显示，12 个 PYL 基因分布在 8 条染色体上。除 1 号与7 号染色体上分布有一个以上的 PYL 基因，其余每个染色体上均分布一个基因，1 号和 7 号染色体上分布最多，分别包括 EjPYL3、EjPYL7、EjPYL12 和EjPYL2、EjPYL6、EjPYL8(图 2)。分析 PYL 基因在染色体上的分布位置可知，EjPYL1、EjPYL5、EjPYL11 分布在各自染色体起始的部位。2.4 系统发育分析 为了解枇杷 PYL 基因的进化关系，利用 12 个枇杷PYL基因的蛋白质序列与拟南芥PYL蛋白质序列进行比对，构建系统进化树(图 3)。大部分枇杷PYL 基因与拟南芥 PYL 基因聚类在一起，枇杷与拟南芥的 PYL 蛋白分为 A、B、C 三大类，分别含有 第 1 期 林秋香等：枇杷 PYL 基因家族鉴定及表达分析 5 图 2 枇杷 PYL 基因家族染色体定位图 Fig.2 Chromosome mapping of PYL gene family in loquat 图 3 PYL 基因家族系统发育树 Fig.3 PYL gene family phylogenetic tree 第 53 卷 614 个、5 个、7 个 PYL 基因。12 个枇杷 PYL 基因形成 5 个旁系同源基因对，其中每对基因步长值(bootstrap values)均 为 100，分 别 是 EjPYL10/EjPYL11、EjPYL7/EjPYL8、EjPYL4/EjPYL5、EjPYL3/EjPYL6、EjPYL12/EjPYL2，其中 AtPYL13 和 EjPYL1进化距离最近，推测其在功能上具有相似性。2.5 保守基序 motif 分析与基因结构分析 枇杷 PYL 基因家族的 motif 与基因结构通过TBtools 软件进行预测，结果如图 4 所示。枇杷 PYL基因家族蛋白均含有 16 个 motif，其中 EjPYL1中 motif 数量最少(1 个)，EjPYL3、EjPYL6 中 motif数量最多(6个)，该基因家族所有成员均含有motif3，且除了 EjPYL1，其余家族成员均包含 motif1motif3，说明 motif1、motif2、motif3 功能相当保守。枇杷 PYL 基因结构相对简单，EjPYL2、EjPYL3、EjPYL6、EjPYL12 基因长度相对较长。成员外显子数目为 16，内含子数 05 个，EjPYL1、EjPYL4、EjPYL5、EjPYL7、EjPYL8、EjPYL9、EjPYL10、EjPYL11均不含内含子；EjPYL2、EjPYL3、EjPYL6 均含有 3个外显子，且 3或 5端均含有非编码序列；EjPYL12含有 6 个外显子，5 个内含子。聚类关系较近的基因其结构也较为相似。图 4 枇杷 PYL 基因家族成员保守基序 motif 与基因结构 Fig.4 Conserved motif and gene structure of PYL gene family members in loquat 2.6 物种共线性分析 对枇杷 PYL 基因内部共线性进行分析。由图 5可见，枇杷 12 个 PYL 基因在物种内存在共线性，其中 chr1、chr7 上分布着最多，分别有 3 个成员；chr1、chr5、chr6、chr8、chr12、chr14 染色体上共有 3 对基因具有串联复制关系。对枇杷与拟南芥物种之间的共线性分析表明，枇杷与拟南芥之间共线性有 2 对，有 3 个基因在两个物种间存在共线性，说明这三个基因较其余基因在进化上更加保守，只在一个染色体上有分布。上述结果说明枇杷 PYL 转录因子家族基因在染色体上分布不均匀，其中EjPYL12 属于片段复制扩增事件。2.7 基因启动子元件分析 顺式元件分析结果表明，枇杷 PYL 家族启动子中共鉴定出 21 种与胁迫和激素相关的顺式作用元件。所有枇杷 PYL 基因的启动子序列中含有 47种与激素响应有关的顺式元件(图 6)。从顺式元件的类型来看，光响应元件的种类最多，且在每一个 PYL基因中都有分布。MBS、TC-rich repeats、LTR、ARE和水杨酸响应元件(TCA-element)是分别涉及植物对干旱、防御与胁迫、低温、厌氧和水杨酸诱导反应的元件，表明枇杷 PYL 基因可能在应对各种胁迫中 第 1 期 林秋香等：枇杷 PYL 基因家族鉴定及表达分析 7 图 5 枇杷 PYL 家族共线性图谱 Fig.5 Collinearity of PYL family of loquat A.枇杷 PYL 家族物种内共线性图谱；B.枇杷、拟南芥 PYL 家族物种间共线性图谱 图 6 枇杷 PYL 基因家族成员顺式元件 Fig.6 Cis-elements map of PYL gene family members in loquat 第 53 卷 8发挥重要作用。此外，EjPYL1、EjPYL2、EjPYL6、EjPYL8、EjPYL9、EjPYL12 基因启动子区域都含有LTR 元件，表明这些基因有可能参与枇杷低温胁迫响应。2.8 枇杷 PYL 基因家族表达模式分析 取花后 60 d 的枇杷幼果(图 7)，低温处理后进行 RNA-seq 测序，从果肉、种子的 PYL 基因家族表达矩阵可见，12 个 PYL 基因中有 4 个在枇杷幼果中不表达，包括 EjPYL1、EjPYL4、EjPYL5 和EjPYL7(表 2表 3)。根据表达量分析，枇杷 PYL家族基因的表达具有明显的组织特异性，不同组织对家族基因的表达大于温度、时间的影响。家族成员在果肉中表达水平高于种子，且在相同冻害条件下，果肉中基因成员响应效果强于种子，表明冻害胁迫因素对于果肉的影响更大。相同温度不同时间条件处理下家族成员表达水平差异不显著，说明胁迫因素温度相较于时间对该基因影响更显著。EjPYL2、EjPYL8、EjPYL10 基因在冻害胁迫下发生显著的差异表达，暗示其在枇杷幼果响应冻害胁迫中的潜在作用。图 7 枇杷果实发育 Fig.7 Fruit development of loquat 表 2 枇杷 PYLs 在果肉中表达量矩阵 Table 2 Expression matrix of PYLs in loquat pulp id T1_2h_pu T1_4h_pu T1_6h_pu T2_2h_pu T2_4h_pu T2_6h_pu T3_2h_pu T3_4h_pu T3_6h_pu EjPYL3 58.4787 55.6926 55.1164 53.0010 54.2730 49.1531 61.9326 59.8560 52.1243 EjPYL6 12.1027 13.2385 13.3205 8.7557 9.8376 10.3638 15.9938 26.0928 28.3677 EjPYL12 96.0251 88.6622 103.9244 72.9016 69.7026 66.7175 73.2649 81.0279 74.8988 EjPYL2 51.8493 52.5265 52.4889 75.9531 70.9970 67.9041 77.7334 79.9639 73.2436 EjPYL10 22.0267 22.6952 22.3483 74.3697 57.3758 57.3513 85.4231 102.3013 84.6023 EjPYL11 0.6694 0.3836 1.2798 1.0060 0.8645 0.2302 3.8585 4.9086 5.2017 EjPYL8 51.8792 59.4885 59.8949 129.1730 125.0990 107.1524 224.3120 232.4837 183.0190 EjPYL9 3.0288 1.6430 3.2208 3.3666 2.4818 1.6180 2.8157 4.5146 4.4202 注：T1、T2、T3 分别代表处理温度为 25、1、3，表 3 同。表 3 枇杷 PYLs 在种子中表达量矩阵 Table 3 Expression matrix of PYLs in loquat seeds id T1_2h_se T1_4h_se T1_6h_se T2_2h_se T2_4h_se T2_6h_se T3_2h_se T3_4h_se T3_6h_se EjPYL3 37.5863 41.4602 39.0408 37.0337 38.9201 36.6933 35.2915 33.3099 39.6822 EjPYL6 9.7774 11.6829 12.4198 11.0967 10.9055 10.9860 16.5581 16.1244 16.4967 EjPYL12 56.9611 51.8710 56.2058 44.1050 44.9666 44.6339 45.0611 41.2439 47.5815 EjPYL2 23.6299 23.4668 23.5448 24.4635 27.8385 25.8182 29.3895 25.2075 33.7685 EjPYL10 33.9427 37.3336 41.0926 62.0196 51.7597 46.6806 38.5302 40.0141 38.3114 EjPYL11 18.9192 22.8444 21.5017 43.5846 31.2719 26.7616 19.8725 22.2445 18.5636 EjPYL8 4.4771 3.0276 2.9596 2.6675 3.1315 3.6975 5.8464 7.4643 10.0970 EjPYL9 45.8414 36.2757 43.3788 31.1640 28.1933 31.2438 18.0590 16.3767 15.4662 第 1 期 林秋香等：枇杷 PYL 基因家族鉴定及表达分析 9在果肉中，差异表达 PYL 基因有 5 个，包括EjPYL2、EjPYL6、EjPYL8、EjPYL10、EjPYL11，均可被低温诱导上调表达。PYL 基因家族呈现低表达水平、中等表达水平及高表达水平分别有 1、1、3 个成员。随着温度降低，表达量逐渐升高，该家族成员均呈现上调表达，均与表型呈正相关，其中 EjPYL8 的表达量最高(图 8)。在种子中，差异表达的 PYL 基因有 3 个，即 EjPYL6、EjPYL8、EjPYL9。其中，呈现低表达水平的有 1 个，中等表达水平有 2 个，无高表达水平基因，其中 EjPYL9表达量随温度降低而降低，另外两个基因则呈上调表达(图 9)。图 8 枇杷果肉 PYL 基因家族差异表达谱 Fig.8 Differential expression profile of PYL gene family in loquat pulp 注：T1、T2、T3 分别代表处理温度为 25、1、3，pu 代表果肉(pulp)。图 9 枇杷种子 PYL 基因家族差异表达谱 Fig.9 Differential expression profiles of PYL gene families in loquat seeds 注：T1、T2、T3 分别代表处理温度 25、1、3，se 代表种子(seeds)。3 讨论 植物遭遇冻害、高温等逆境胁迫时，体内 ABA含量积累上升，PYL 受体可通过结合 ABA 感知信号变化，从而激活 ABA 信号通路，调节植物抗逆基因的表达，从而提高植物的抗逆境胁迫能力。因此，增加植物对 ABA 信号的敏感性，有助于植物对逆境胁迫做出快速、及时的反应，增强抗逆性25。ABA受体 PYL 蛋白、负调控因子 2C 类蛋白磷酸酶(PP2C)、正调控因子 SNF1 相关蛋白激酶 2(SnRK2s)和下游效应因子通过作用于下游的作用元件共同构成完整的 ABA 核心信号通路26。PYL 蛋白、A 类PP2C 和 SnRK2 之间相互联系，组成了 ABA 信号转导的复合体调节植物之间特定的 ABA 信号响应。三者相互结合受到多种生化因素的影响27。当植物遇到低温等非生物胁迫时，植物自身能够作出生化和结构上的调整从而快速有效地抵抗胁迫环境。因此，通过调控植物 ABA 信号通路增强植物抗逆能力成为抗逆品种选育的新思路28。PYL 作为 ABA 信号通路受体在信号转导过程 第 53 卷 10中发挥重要作用，PYL 基因家族已在葡萄 Vitis vinifera16、蒺藜苜蓿23、拟南芥24等物种中被分离鉴定。我们从枇杷全基因组中鉴定出 12 个 PYL 家族基因，基因家族成员数目与拟南芥24、水稻14等相似，是一类在进化中较保守的家族。理化性质分析显示，PYL 家族理论等电点大多在酸性范围；枇杷 PYL 基因结构简单，内含子数目少，其中有 8 个基因只有一个外显子；亚细胞定位预测显示枇杷PYL 基因主要定位于细胞质。染色体定位分析发现12 个 PYL 基因随机分布于 8 条染色体上，大多数染色体只分布 1 个 PYL 基因。进化树将枇杷 PYL 家族分为三个亚族，与番茄 Solanum lycopersicum29和马铃薯 S.tuberosum30相同，每个亚族同时分布有拟南芥与枇杷 PYL 基因成员，表明枇杷与拟南芥之间可能具有相同的进化轨迹，AtPYL13 与 EjPYL1 的亲缘关系最近。经低温处理，根据枇杷所受冻害程度与热图分析显示，枇杷 PYL 基因表达受低温诱导表达，且具有组织特异性，在枇杷果肉、种子中分别有 5个、3 个 PYL 基因呈现明显差异表达，表明 PYL 基因可能在枇杷幼果响应冻害胁迫中发挥作用。枇杷PYL 基因家族如何响应低温信号，如何参与低温逆境胁迫信号转导仍有待研究。参考文献 1 顾林平,张冰,费艳,王化坤,王鹏凯.枇杷iPBS分子标记的PCR体系优化与引物筛选J.中国南方果树,2019,48(1):4146.2 谢钟琛,李健.早钟6号枇杷幼果冻害温度界定及其栽培适宜区区划J.福建果树,2006(1):711.3 林顺权.枇杷属野生种种质资源的研究与创新利用进展J.园艺学报,2017,44(9):17041716.4 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