大麦VQ基因家族鉴定及表达分析.pdf

54卷南 方 农 业 学 报 1374大麦VQ基因家族鉴定及表达分析倪守飞1，母景娇1，耿梓瀚1，王孜逸2，丛钰莹1，王月雪1，刘梦迪1，蔡倩1，赵彦宏1*，王艳芳2*（1鲁东大学农学院，山东烟台264025；2鲁东大学生命与科学学院，山东烟台264025）摘要：【目的】鉴定大麦VQ基因家族成员并进行表达分析，为大麦VQ基因的功能挖掘提供理论依据。【方法】从大麦基因组中鉴定VQ基因家族成员，利用生物信息学方法对其结构特征及编码蛋白序列进行分析，基于转录组测序数据及实时荧光定量PCR方法进行大麦组织表达模式、盐胁迫和生物胁迫分析。【结果】在大麦基因组中鉴定出29个HvVQ基因（HvVQ1HvVQ29），HvVQ蛋白序列平均长度较短（214 aa），多数HvVQ蛋白为碱性或偏中性蛋白，HvVQ基因不均地分布在大麦染色体上，定位于细胞核中。29个HvVQ蛋白均含有保守基序FxxxVQxhTG，近90%的HvVQ基因不含内含子。进化分析将大麦、拟南芥与水稻的VQ基因家族成员分为7个亚族（），HvVQs基因不均地分布在亚族中。大麦与水稻的共线性基因对数（17对）远多于与拟南芥的共线性基因对数（1对），种内共线性分析发现1对共线性基因对，非同义替换率/同义替换率（Ka/Ks）计算发现HvVQ蛋白主要处于纯化选择状态。HvVQ基因启动区富含生长发育作用元件、非生物胁迫反应元件和激素反应元件，种类及分布均呈多样性。对蛋白网络预测分析推断其与HvWRKY的2类亚族（-c和）存在互作关系。大多数HvVQ基因在组织中表达，HvVQ19在受到盐胁迫时表达量明显上调，在根尖和根伸长区表达量分别上调1.40和1.10倍；对其中10个HvVQ基因进行实时荧光定量PCR检测，HvVQ2基因在蚜虫和黄矮病毒胁迫下表达量均显著下调（倍数变化2.0为显著诱导），HvVQ7和HvVQ15基因在蚜虫和黄矮病毒胁迫下表达量上调最显著，其他7个HvVQ基因也均表现出差异表达。【结论】HvVQ基因家族成员存在序列保守性和进化性，其表达具有组织特异性，大多数成员表达水平受盐胁迫调控，有大量的激素响应元件，推测在生物和非生物胁应答中发挥重要调控作用。关键词：大麦；VQ基因家族；鉴定；生物信息学；表达分析中图分类号：S512.303.53文献标志码：A文章编号：2095-1191（2023）05-1374-13收稿日期：2023-02-28基金项目：国家自然科学基金面上项目（32272159）；国家重点研发计划项目（2019YFD1005002-0304）通讯作者：赵彦宏（1973-），https:/orcid.o1rg/0000-0002-3204-728X，博士，教授，主要从事作物基因组与分子育种研究工作，E-mail：；王艳芳（1975-），https:/orcid.org/0000-0002-2248-8268，博士，副教授，主要从事植物生物技术研究工作，E-mail：第一作者：倪守飞（1997-），https:/orcid.org/0000-0002-1658-7841，研究方向为作物基因组与分子育种，E-mail：南方农业学报Journal of Southern Agriculture2023，54（5）：1374-1386ISSN 2095-1191；CODEN NNXAABhttp:/DOI：10.3969/j.issn.2095-1191.2023.05.010Identification and expression analysis of VQ gene family in barleyNI Shou-fei1，MU Jing-jiao1，GENG Zi-han1，WANG Zi-yi2，CONG Yu-ying1，WANG Yue-xue1，LIU Meng-di1，CAI Qian2，ZHAO Yan-hong1*，WANG Yan-fang2*（1College ofAgriculture，Ludong University，Yantai，Shandong 264025，China；2College of Life Sciences，Ludong University，Yantai，Shandong 264025，China）Abstract：【Objective】In this study，gene family members of VQ in barley were identified expression analysis wasconducted，which provided theoretical basis for functional mining of barley VQ gene.【Method】In this study，the VQ genewas identified from the barley，and its structural features and coding protein sequences were analyzed using a bioinforma-tics approach.Barley tissue expression patterns，salt stress and biotic stress were analyzed based on transcriptome sequen-cing data and real-time fluorescent quantitative PCR（qRT-PCR）.【Result】A total of 29 HvVQ genes（HvVQ1-HvVQ29）were identified in the barley genome.The average length of HvVQ protein sequences was short（214 aa），most HvVQ pro-teins were basic or neutral，and HvVQ genes were unevenly distributed on the chromosomes of barley and localized in thenucleus.All 29 HvVQ proteins contained the conserved motif FxxxVQxhTG，and nearly 90%HvVQ genes have no in-trons.Phylogenetic analysis were classified the VQ family genes of barley，Arabidopsis and rice into 7 subfamilies（-），and HvVQs genes was unevenly distributed in subfamilies-.Interspecies covariance analysis showed that the5期13750引言【研究意义】大麦（Hordeum vulgare L.）是全球普遍栽培的粮食作物之一，具有耐盐、耐碱、抗寒及抗旱等特点，在干旱、高海拔等地区广泛栽培（薛文韬，2018）。然而，大麦在生长发育过程中通常会遇到各种生物（昆虫、病原体和病毒）和非生物胁迫（干旱、热和盐胁迫等）。植物为抵御外界胁迫进化出复杂的反应机制（Fujita et al.，2006），其中，转录辅助因子通过与转录因子结合影响其DNA结合能力、转录活性等，进而调控植物基因的表达（Wray et al.，2003）。对大麦中转录辅助因子VQ家族成员进行系统筛选和生物信息学分析，有助于为大麦VQ转录辅助因子的功能研究提供依据，也有助于大麦功能基因的发掘和对大麦抗逆机理的理解。【前人研究进展】AtSIB1基因是在拟南芥中第一个被鉴定出的VQ家族基因（Morikawa et al.，2002），之后在许多植物中鉴定出VQ基因家族成员，其中在拟南芥（Xie etal.，2010）、水稻（Kim et al.，2013）、大豆（Li et al.，2014）、玉米（Song et al.，2016）、杨树（储文渊，2017）、毛竹（王玉娇，2018）和小麦（Zhang et al.，2022）中分别鉴定出34、40、74、61、51、29和65个VQ基因家族成员。VQ蛋白因具有高度保守的缬氨酸和谷氨酰胺而得名，其核心基序是FxxxVQxhTG（Jing and Lin，2015）。VQ作为一类转录辅助因子基因家族，最初因与WRKY转录因子相互作用而被关注（Lai et al.，2011），能独自或与WRKYs等转录因子结合，共同调控植物的各种生命过程（Jiang and Yu，2016）。第一，VQ蛋白在植物的生长发育过程中发挥重要作用，如苹果MdVQ15和MdVQ2抑制植株生长，其转基因拟南芥和烟草植株生长发育迟缓，抑制烟草中花冠的生长（Liu et al.，2020）；拟南芥VQ14（HAIKU1、IKU1）蛋白在早期胚乳及其祖细胞中央细胞中表达，参与种子胚乳发育调控进而影响种子的大小（Wang et al.，2010）。第二，VQ蛋白参与植物的非生物胁迫过程，如拟南芥AtARVQ1基因过量表达可提高其种子萌发过程中对盐胁迫和重金属胁迫的抵御能力（黄明亮，2014）；AtVQ9与AtWRKY8相互作用，使AtWRKY8的DNA结合活性降低，从而介导拟南芥对盐胁迫的响应（Hu et al.，2013）；棉花Gh-VQ18和GhVQ84基因在聚乙二醇（PEG）和盐胁迫下高表达；在水稻和葡萄中分别发现22个OsVQ基因和18个VvVQ基因的表达受干旱处理影响而表现出不同的诱导（Kim et al.，2013；Wang et al.，2015）。第三，VQ蛋白在植物的生物防御中发挥重要作用，如拟南芥中大部分VQ蛋白对病原体感染和水杨酸（SA）处理敏感，如AtVQ23和AtVQ16（Cheng et al.，2012）；大豆GmVQ58基因的过表达可提高植株对斜纹夜蛾（CCW）的抗性（Li et al.，2020）；AtVQ10和WRKY8在细胞核中形成一个复合物，正调控拟南芥对灰孢霉的抗性（Chen et al.，2018）。【本研究切入点】至今，植物VQ基因家族在许多植物中已被鉴定研究，但关于大麦中的VQ基因家族成员鉴定和生物信息学分析尚未见报道。【拟解决的关键问题】利用生物信息学方法从全基因组鉴定出HvVQ基因家族成员，并分析其理化性质、保守基序（Motif）、蛋白结构、基因结构、顺式作用元件、系统进化、蛋白网络互作和基因表达模式，为进一步了解HvVQ基因在植物生长发育与胁迫响应中发挥的分子功能提供理论依据。1材料与方法1.1试验材料供试品种为大麦抗病品种Atlas68，大麦黄矮病number of covariate gene pairs with rice（17 pairs）was much higher than that with Arabidopsis（1 pair），and intraspeciescovariance analysis found 1 covariate gene pair.Nonsynonymous substitution rate/synonymous substitution rate（Ka/Ks）calculations revealed that HvVQ proteins were mainly in the purifying selection state.The promoter region of the HvVQgenes was rich in growth and developmental elements，abiotic stress-responsive elements，and hormone-responsive ele-ments，with a diversity of species and distribution.Predictive analysis of the protein network inferred that it interactedwith two subfamilies of HvWRKYs（II-c and III）.Most of the HvVQ genes were expressed in tissues，and HvVQ19expression was up-regulated when subjected to salt stress，the expression levels in the root tip and root elongation regionswere up-regulated by 1.40 and 1.10 times respectively.qRT-PCR was performed on 10 of the HvVQ genes，of whichHvVQ2 gene was significantly down-regulated under both aphid and yellow dwarf virus stresses（fold change 2.0 for significant induction），HvVQ7 and HvVQ15 genes were the most significantly up-regula-ted under aphid and yellow dwarf virus stresses，and the other 7 HvVQ genes all showed differential expression.【Conclu-sion】HvVQ gene family members are conserved and evolved in sequence，their expression is tissue specific，most mem-bers expression levels are regulated by salt stress，have a large number of hormone response elements，and are presumed toplay important regulatory roles in biotic and abiotic stresses.Key words：barley；VQ gene family；identification；bioinformatics；expression analysisFoundation items：General Project of National Natural Science Foundation of China（32272159）；National KeyResearch and Development Program（2019YFD1005002-0304）倪守飞等：大麦VQ基因家族鉴定及表达分析54卷南 方 农 业 学 报 1376毒（Barley yellow dwarf virus，简称BYDV）毒源和无毒麦二叉蚜（Schizaphis graminum）由中国农业科学院植物保护研究所刘艳老师提供。植物RNA提取试剂盒（SteadyPure）、反转录试剂盒（Evo M-MLV）和实时荧光定量PCR试剂盒（BioEasy Master MixSYBR Green）均购自艾科瑞生物科技有限公司。主要仪器设备：超微量核酸蛋白测定仪（DeNovix，DS-11）、荧光定量PCR仪（ABI7500）。1.2HvVQ基因家族鉴定及定位分析从 EnsemblPlant 数 据 库（http:/plants.ensembl.org）下载大麦蛋白序列，以Pfam数据库（http:/pfam.xfam.org/）中的VQ家族保守域特征文件（PF05678）为种子序列，利用HMMER 3.0（http:/www.hmmer.org/）从大麦蛋白序列中预测候选VQ蛋白序列。最后，用SMART（http:/smart.embl-heidelberg.de/）对候选HvVQ蛋白进一步验证。HvVQ基因在染色体上的位置信息来自Phyto-zome数据库（https:/phytozome.jgi.doe.gov/pz/portal.html），利用MapChart绘制HvVQ基因的染色体位置图。同时使用Cell-PLoc2.0（http:/ et al.，2011）中的Clus-talW模块进行多序列比对，并采用邻接法（Neighbor-joining，NJ）构建系统发育进化树（Bootstrap设为1000，其他参数采用默认），再使用在线软件Evolview v3（https:/www.evolgenius.info/evolview/#/）绘制系统发育进化树。利用TBtools（Chen et al.，2020）中的MCScanX模块分析共线性关系。同时，利用TBtools中的Ka/Ks Calculator模块计算同源基因对非同义替换率/同义替换率（Ka/Ks），并根据公式T=（Ks/2）106估计歧化事件的近似时间。1.6顺式作用元件分析运用PlantCARE工具（http:/bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/）预测HvVQ基因上游启动区域（起始密码上游2000 bp序列）中的顺式作用元件，再用GSDS绘制顺式作用元件图谱。1.7基因表达分析为研究HvVQ基因的表达模式，从ExpressionAtlas数据库（https:/www.ebi.ac.uk/gxa/experiments）下载大麦转录组测序数据（E-MTAB-2809和E-MTAB-4634），并从中提取HvVQ基因表达的FPKM或Fold Change，最后用TBtools绘制HvVQ基因的表达热图。1.8HvVQ蛋白网络互作预测使用在线软件STRING（https:/cn.string-db.org/）（Doncheva et al.，2019）预测分析HvVQ蛋白与WRKY蛋白的互作网络。1.9大麦胁迫处理将大麦抗病品种Atlas68种子种植在3组花盆里，其中1盆为空白对照组（CK），不作任何处理，另外2盆在3叶期时分别用携带黄矮病毒的蚜虫（处理组）和不携带黄矮病毒的蚜虫（对照组）侵染幼苗2 d后灭蚜。灭蚜后的第0、2、6和12 d分别对处理组和对照组的幼苗采样。每次随机取3株大麦幼苗的地上部分，蒸馏水清洗干净后用大滤纸吸干其表面水，将其装袋置于液氮中速冻，放入-80 冰箱保存。1.10总RNA提取及实时荧光定量PCR检测使用植物RNA提取试剂盒提取总RNA，测定RNA提取浓度，使用反转录试剂盒对提取的总RNA进行逆转录。以反转录的cDNA为模板，大麦持家基因HvActin为内参基因，使用实时荧光定量PCR检测HvVQ基因在受不同胁迫后的表达变化。反应体系10.0 L：2SYBR GreenMix 5.0 L，上、下游引物5mol/L各0.2 L，模板cDNA（50 ng/L）1.0 L，加ddH2O至10.0 L。扩增程序：95 预变性1 min；95 变性15 s，60 退火/延伸1 min，进行35个循环。所有样品均进行3次重复，采用2Ct法计算其相对表达量。引物序列信息见表1。2结果与分析2.1HvVQ基因家族的鉴定与定位分析结果利用HMMER 3.0从大麦中鉴定出29个VQ基因，根据其在染色体上的位置顺序将其命名为HvVQ1HvVQ29，基因长度为46511391 bp，其编码区（CDS）长度为2401671 bp（表2）。HvVQ基因不均匀地分布在大麦染色体上，每条染色体上分布有25个HvVQ5期1377基因（图1），其中2H和6H染色体上仅有2个HvVQ基因，1H和7H染色体上均有5个HvVQ基因。此外，HvVQ1 和 HvVQ2、HvVQ12 和 HvVQ13、HvVQ28 和HvVQ29基因成簇分布在染色体上。2.2HvVQ蛋白理化性质及结构预测分析结果HvVQ基因编码的29个HvVQ蛋白全部包含VQ家族的典型特征序列（VQ）。29个HvVQ蛋白长度为79556 aa，平均长度为214 aa；平均分子量为22.67kD，其理论等电点（pI）为4.8411.72，其中72.4%的pI在7.00以上，为碱性或偏中性蛋白；除HvVQ12蛋白之外，其他HvVQ蛋白总平均亲水系数均小于0（表3），即为疏水蛋白。亚细胞定位预测结果（表3）显示，HvVQ蛋白主要定位在细胞核中，与其作为转录辅助因子的身份相符。蛋白二级结构预测结果显示，HvVQ蛋白的二级结构相似度较高，除HvVQ12不含-转角外，其余蛋白均含-螺旋、延伸链、-转角和无规则卷曲（表3）；除HvVQ18和HvVQ24的二级结构中延伸链所表 2HvVQ基因家族的基本信息Table 2Basic information of HvVQ family genesChrUn序列是未确定相应参考染色体的未定位序列ChrUn sequences were unlocalized sequences where the corresponding reference chromosome has not been determined表 1实时荧光定量PCR扩增引物序列信息Table 1Primer sequences used for real-time fluorescence quantitative PCR amplification基因 GeneHvVQ1HvVQ2HvVQ6HvVQ7HvVQ8HvVQ12HvVQ15HvVQ16HvVQ20HvVQ26HvActin上游引物 Upstream primer5-CGTTCAAGATCCACAGGGACT-35-CCATGCGCCTCCAGAAGAT-35-CCACAGCCCTCCTCCCTAAA-35-CCTGGTGCCGATGAGGC-35-CAAAACCCTGCACTGCTGTC-35-CCTGCAGCAATATGGCGATG-35-CGCCGGTCATCATCTACGAC-35-CATGGGCACGAGATGAGGAG-35-ATGTACTCCTGCAACGACCG-35-CCACCTGTTGCCCTACGAC-35-GGTCCATCCTAGCCTCACTC-3下游引物 Downstream primer5-CATGTACTGGGGCAGAGGC-35-ATTGAGAAATCCGGTCGGCG-35-AAGAAGCCCTCGTTCGTCG-35-TTGGCGATGAGTGCAGGTAG-35-CAGTCTCAGCCTCCAAGTCG-35-GCAGGGTCTAACGGTAGCAA-35-CTCAGGTCGTTGAGCCAGG-35-GTACACGCCGTCGTCGAT-35-AAAGGACAAGTCAGGCCACG-35-CTGCCGCTAGTGATGTCCG-35-GATAACAGCAGTGGAGCGCT-3基因 GeneHvVQ1HvVQ2HvVQ3HvVQ4HvVQ5HvVQ6HvVQ7HvVQ8HvVQ9HvVQ10HvVQ11HvVQ12HvVQ13HvVQ14HvVQ15HvVQ16HvVQ17HvVQ18HvVQ19HvVQ20HvVQ21HvVQ22HvVQ23HvVQ24HvVQ25HvVQ26HvVQ27HvVQ28HvVQ29基因ID Gene IDHORVU1Hr1G050600HORVU1Hr1G050850HORVU1Hr1G068280HORVU1Hr1G076390HORVU1Hr1G090460HORVU2Hr1G109010HORVU2Hr1G114570HORVU3Hr1G003880HORVU3Hr1G026840HORVU3Hr1G071320HORVU3Hr1G079180HORVU4Hr1G052140HORVU4Hr1G052320HORVU4Hr1G078500HORVU5Hr1G007670HORVU5Hr1G010560HORVU5Hr1G058170HORVU5Hr1G103820HORVU6Hr1G031640HORVU6Hr1G074640HORVU7Hr1G024660HORVU7Hr1G031170HORVU7Hr1G079600HORVU7Hr1G089880HORVU7Hr1G094210HORVU0Hr1G010810HORVU0Hr1G022030HORVU0Hr1G039840HORVU0Hr1G040410位置 PositionChr1H：375373278375374474（+）Chr1H：377087978377090717（-）Chr1H：480845587480846051（-）Chr1H：514065179514068643（+）Chr1H：546276302546276823（+）Chr2H：715590399715591244（-）Chr2H：732600020732600901（+）Chr3H：1028832410289509（-）Chr3H：111461269111462724（-）Chr3H：539797869539800140（+）Chr3H：582302937582303567（-）Chr4H：431162801431164087（-）Chr4H：432749959432751019（-）Chr4H：607737175607738105（+）Chr5H：1562133315623492（+）Chr5H：2641255326412951（-）Chr5H：454854995454857776（-）Chr5H：617203502617204262（-）Chr6H：135306549135308120（+）Chr6H：515020502515021220（-）Chr7H：4008610340087264（+）Chr7H：6296723162967776（-）Chr7H：469913125469914187（-）Chr7H：546172752546174037（+）Chr7H：574515283574516537（-）ChrUn：6101649361017557（-）ChrUn：113613859113615128（+）ChrUn：249512545249513758（-）ChrUn：249676973249679939（-）长度（bp）Length119786764653465522354994111861456227220541287106118412524614278211391176871911625461243128612551065127012142967CDS（bp）7479244658252406215859456398885015524504717233991671444711495441318510597822639888858714倪守飞等：大麦VQ基因家族鉴定及表达分析54卷南 方 农 业 学 报 1378占比例大于-螺旋外，其余HvVQ蛋白的二级结构所占比例排序均为无规则卷曲-螺旋延伸链-转角，基本上以无规则卷曲和-螺旋结构为主。蛋白三级结构预测结果（图2）显示，有28个HvVQ蛋白被预测出，蛋白结构较简单，与其较短的氨基酸序列相符。三级结构以无规则卷曲为主，是蛋白质分子中功能实施和构象变化的重要区域。保守的氨基酸序列通常会形成保守的蛋白结构，而保守的蛋白结构会有特定功能。由于HvVQ蛋白存在保守的氨基酸基序，使得蛋白的三级结构具有VQ家族的共同蛋白结构特征，具有保守的缬氨酸谷氨酰胺，但从图2可看出，HvVQ蛋白的三级结构存在一定的分化，暗示其功能的多样性。2.3蛋白保守基序和基因结构分析结果蛋白保守基序分析结果（图3）显示，大麦29个HvVQ蛋白中共鉴定出6个Motif，每个HvVQ家族成图 1HvVQ基因的染色体定位情况Fig.1Chromosome mapping of HvVQ genes1234567un050100150200250300350400450500550600650700750表 3HvVQ蛋白的序列特征和理化性质预测结果Table 3Sequence features and physicochemical properties of HvVQ protein蛋白ProteinHvVQ1HvVQ2HvVQ3HvVQ4HvVQ5HvVQ6HvVQ7HvVQ8HvVQ9HvVQ10HvVQ11HvVQ12HvVQ13HvVQ14HvVQ15HvVQ16HvVQ17HvVQ18HvVQ19HvVQ20HvVQ21HvVQ22HvVQ23HvVQ24HvVQ25HvVQ26HvVQ27HvVQ28HvVQ29蛋白IDProtein IDF2DA12F2E0J1A0A287TTQ8A0A287PRW3F2D8Y3A0A287RCU7M0X4F4A0A287FIS5F2DMI4A0A287G2G8M0YFG7A0A287UPL9A0A287JE05A0A287PS20A0A287JYZ8A0A287X1E3A0A287JYR7A0A287XE13M0WBU0F2D5Y1A0A287JE56F2EAH5A0A287PSU0F2ELK5A0A287VXB1A0A287PRX8M0UHW2A0A287PRX0A0A287LKS2长度（aa）Length24830715427479206191314206191166183149156240132556147236164146105158198273212295285237分子量（kD）MW25.8232.5015.8128.488.2821.5320.2633.2921.5320.2617.3118.8215.3216.3625.4414.4257.1415.2523.9217.3715.0810.9917.4320.8629.7522.5932.0830.0324.45理论等电点pI6.8511.725.8910.538.249.799.379.149.799.376.065.519.1911.508.9310.159.499.519.859.244.846.2710.5010.397.9610.526.877.605.58总平均亲水系数GRAVY-0.428-0.683-0.552-0.286-0.852-0.495-0.432-0.391-0.495-0.432-0.6360.183-0.415-0.169-0.297-0.491-0.409-0.194-0.430-0.520-0.323-0.691-0.522-0.408-0.593-0.320-0.579-0.228-0.268保守基序ConservedmotifFMSIVQKLTGFRDIVQQLTGFRALVQELTGFKQVVQMLTGFKSVVQRLTGFRDLVQRLTGFRALVQRLTGFRAMVQEFTGFKQVVQILTGFKQVVQMLTGFRALVQELTGFRLMVQHVTGFRAVVQELTGFRDVVQKLTGFLALVQRLTGFRDLVQRLTGFRAMVQEFTGFMTVVQRLTGFRAMVQQFTGFRAMVQELTGFKDVVQRLTGFRAVVQQLTGFKSVVQRLTGFMSLVQRLTGFRDLVQRLTGFRRMVHQVTGFRDLVQRLTGFRRMVQEITGFRLMVQHVTG-螺旋（%）-helix19.7614.6614.9416.4236.7127.1824.0819.4315.0915.2514.4637.1621.4811.5421.6720.4523.7412.9322.8822.5630.1440.0024.2613.6420.1532.5523.7332.9825.74延伸链（%）Extendedstrand7.265.869.099.1212.6611.1715.7112.748.9611.1913.258.7412.083.857.926.828.8116.3313.146.719.596.6712.4316.1614.298.4914.585.9613.08-转角（%）-turn2.022.617.141.4611.395.343.147.012.361.696.63010.741.925.004.555.764.084.666.106.166.675.334.556.232.365.083.863.80无规则卷曲（%）Random coil70.9776.8768.8372.9939.2456.3157.0760.8373.5871.8665.6654.1055.7082.6965.4268.1861.6966.6759.3264.6354.1146.6757.9965.6659.3456.6056.6157.1957.38亚细胞定位Subcellularlocalization细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核5期1379员均包含其中的14个Motif。所有HvVQ蛋白中均含有1个Motif 1，而Motif 1中正好包含VQ蛋白家族典型特征的保守序列，因此，29个HvVQ蛋白均含有保守基序FxxxVQxhTG。在29个HvVQ蛋白中，有11个HvVQ蛋白只包含Motif 1，12个HvVQ蛋白含有2种Motif，其Motif有4种不同的排列组合；4个HvVQ蛋白含有3种Motif，其Motif只有2种排列组合；仅有2个HvVQ蛋白含有4种Motif，且Motif的排列组合完全相同。总体来看，HvVQ蛋白既含有相同的Motif，又有明显的Motif差异。由此推测，HvVQ蛋白可能具有相似生物学功能，但也存在明显的差异。利用GSDS对HvVQ家族成员的基因结构分析显示，HvVQ家族成员基因结构相对简单，含有02个内含子，且除HvVQ7和HvVQ11有1个内含子、Hv-VQ23有2个内含子之外，其他HvVQ家族成员均不包含内含子（图3）。2.4HvVQ基因家族成员系统发育分析结果为分析VQ基因家族的进化关系，利用29个大麦VQ、34个拟南芥VQ和40个水稻VQ的蛋白序列构建系统发育进化树（图4）。根据不同VQ蛋白之间的亲缘关系，将这些VQ蛋白分为7个亚族（），其中第亚族成员最多（28个），而第亚族成员最少（3个），且每个亚族中均包含单子叶植物和双子叶植物的VQ蛋白，表明VQ基因的7个亚族在单、双子叶植物分开之前已出现。第亚族中并不包含HvVQ蛋白，推测在大麦进化过程中出现HvVQ基因丢失。此外，大部分HvVQ基因在系统发育进化树上与水稻处于相邻的末端分支，说明大麦与水稻的亲缘关系较拟南芥更近，也侧面印证了该进化树的可靠性。共线性分析结果显示，在大麦与水稻基因组间存在17对VQ共线性基因对（图5-A和表4），其中Hv-VQ3、HvVQ9、HvVQ10、HvVQ12和HvVQ23分别与水稻中的1对基因存在共线性；但在大麦与拟南芥基因组间仅存在1对共线性基因对（HvVQ20与AtVQ34）（图5-B）。大麦与水稻之间的共线性基因对明显比大麦与拟南芥之间的基因对多，表明大麦与水稻亲缘关系更近，与系统进化分析结果一致。因此，可根据水稻VQ基因的功能来预测大麦中与其存在共线性基因的功能。此外，发现大麦中仅存在1对共线性基因（HvVQ3与HvVQ11）（图5-C）。进化分析结果显示，HvVQ3和HvVQ11进化关系很近，且蛋白保守基序分析结果也显示二者有相同的Motif分布，