杨巍，赵丽芬，唐兵，周麟笔，杨娟，莫传园，张宝会，李飞，阮松林，邓英
DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0179
植物在生长发育过程中易受到各种生物胁迫与非生物胁迫的影响，然而，植物进化出一系列复杂的保护机制来响应逆境胁迫，目前，在植物中研究发现了众多的转录因子，如PIL、WRKY、Dof、Hsf、ARF、NAC等在植物生长发育与抗逆性方面发挥着重要生物学功能。
近年来，在拟南芥中新发现的SRO（SIMILARTO-RCD-ONE）基因家族引发了人们的关注，它是陆生植物所特有的一类转录因子家族。SROs蛋白包含高度保守的PARP（poly ADP-ribose polymerase, PF00644）催化中心和C端的RST（RCD-SRO-TAF4, PF12174）结构域，部分SRO蛋白质还具有N端的WWE结构域（PF02825），这类蛋白属于亚家族A类，而缺失WWE结构域则属于亚家族B类。WWE结构域被认为是介导蛋白-蛋白相互作用的特异功能域，RST是SRO蛋白与其他转录因子相互作用所必需的，PARPs广泛存在于生物体内，参与DNA损伤修复、细胞程序性死亡、基因转录与表达、抗逆性等生物过程。随着在不同植物中进行SRO转录因子的研究，越来越多的家族成员被鉴定出，其生物学功能也逐渐为人所知。在拟南芥、水稻、甘薯和玉米中都鉴定到了响应非生物胁迫的SRO基因。这些研究表明，植物SRO基因家族在响应多种非生物胁迫与调控生长发育中发挥着重要作用。
尽管人们在多种植物上开展了SRO基因家族的相关研究，但有关芥菜SRO基因的研究尚未见报道。芥菜（Brassica juncea（L.）Czern. et Coss, 2n=36, AABB）是一种世界各地广泛栽培的十字花科类经济作物，富含营养物质，因其营养价值高且具有抗氧化作用而被认为是一种有益于健康的芸薹属作物。然而其生长易受到各种生物胁迫（茎腐病、白锈病、黑斑病、蚜虫等）和非生物胁迫（干旱、高温、霜冻、高盐等）的影响。因此，研究芥菜抗性基因与抗逆分子机制对于指导抗性品种选育具有重要意义。
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本文主要包括以下几部分内容：
2.1 BjuSRO基因家族成员鉴定与理化性质
2.2 BjuSRO基因结构、保守基序分析
2.3 BjuSRO蛋白功能结构分析
2.4 BjuSRO基因启动子-顺式元件分析
2.5 Bju-miRNA与BjuSRO基因互作分析
2.6 BjuSRO基因GO功能富集与蛋白互作分析
2.7 多物种SRO蛋白进化树分析
2.8 BjuSRO基因共线性分析
2.9 盐胁迫下BjuSRO基因的表达分析
3 讨论
启动子区域顺式调控元件和miRNA均在基因表达调控中发挥了重要的分子开关作用。BjuSRO基因启动子顺式作用元件中以光响应元件数量最多，其次为茉莉酸甲酯、脱落酸、生长素、赤霉素等植物激响应元件，还包括低温、干旱、缺氧等胁迫响应元件以及与生长发育相关的顺式元件，说明BjuSRO广泛参与了植物激素应答与非生物胁迫响应。在非生物胁迫响应下，Bju-miRNA参与调控了信号转导、糖代谢、戊糖与葡萄糖醛酸转换等代谢途径的相关基因。本研究获取了由128个Bju-miRNA与35个BjuSRO基因组成复杂的调控网络，已有研究报道miRNA156参与了调控激素稳态、非生物胁迫、组织发育、细胞质雄性不育等生物学过程，这意味着Bju-miRNA156与BjuSRO基因组成复杂的功能模块参与芥菜生命过程的调控。BjuSRO基因GO富集分析表明，这些家族基因涉及细胞死亡、根系形态建成、免疫应答、植物激素响应等生长发育与非生物胁迫生物学过程。综合启动子顺式元件、miRNA调控与GO富集分析结果，说明BjuSRO基因在芥菜生长发育与非生物胁迫方面发挥着的功能作用。
由于植物不同的进化状态，导致SRO基因家族在不同植物中的起源、分化存在显著差异，芥菜种内共线性分析显示油用芥菜与菜用芥菜均产生多个片段重复事件，同时两种芥菜SRO直系同源基因对Ka/Ks比值小于1，说明BjuSRO发生了基因扩张，并以纯化选择为主，功能更稳定，不易受环境影响。种间共线性分析结果发现，芥菜BjuSRO基因与甘蓝SRO基因的共线性关系最高，表明芥菜与甘蓝的基因组高度同源，BjuSRO基因同甘蓝SRO基因亲缘关系较近。
在盐胁迫下，芥菜根系组织中BjuVA1a、BjuVA1e、BjuVA2a、BjuVA3a、BjuVB1b等基因显著上调表达且大多表达量峰值在72 h，且在干旱响应与激素响应中发挥作用，而大多数大白菜BrSRO基因的表达量峰值出现在48 h，显示出SRO基因具有功能多样性与物种间表达模式的差异性。
总之，本研究在一定程度解析了芥菜SRO基因家族的生物学结构与功能，为芥菜SRO基因参与盐胁迫响应提供了研究依据，并为利用基因编辑、转基因等技术培育耐盐型芥菜新品种提供了理论基础。
从油用芥菜与菜用芥菜中鉴定了SRO基因家族成员，并筛选到与叶用芥菜盐胁迫响应相关SRO基因，分别为BjuVA1a、BjuVA1e、BjuVA2a、BjuVA3a、BjuVB1b、BjuVA2a。
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