Page 90 - 《广西植物》2025年第12期
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２ ２ ３ ２ 广 西 植 物 ４５ 卷
变ꎬ这表明该残基可能在 ＷＵＳ 类转录因子特异性 分布 在 中 间 支 的 ＷＯＸ１１ 及 ＷＯＸ９ 亚 支 中ꎬ 只 有
识别下游顺式作用元件过程中发挥一定的作用ꎮ ＣｓＷＯＸ１１ 不包含 Ｍｏｔｉｆ ５ꎬ暗示 Ｍｏｔｉｆ ５ 在中间支中
２.３ 构建及分析系统进化树 发挥独特作用ꎬ而 Ｍｏｔｉｆ ４ 只分布于现代支中且普遍
为了分析不同物种 ＷＯＸ 转录因子之间的进 靠近蛋白序列 Ｃ 端ꎮ
化关系ꎬ下载 １５ 条拟南芥、１１ 条工业大麻和 ８ 条 ２.６ 启动子区域的顺式元件分析
马铃薯的 ＷＯＸ 转录因子蛋白全长序列采用邻接 通 过 ＰｌａｎｔＣＡＲＥ 在 线 工 具 预 测 工 业 大 麻
法构建系统进化树( 图 ２)ꎮ 拟南芥、工业大麻和 ＣｓＷＯＸ 基因家族启动子区的顺式元件ꎬ预测结果
马铃薯的 ＷＯＸ 基因家族成员均可分为 ３ 个进化 在去除家族成员必须包含的 ＣＡＡＴ￣ｂｏｘ、ＴＡＴＡ￣ｂｏｘ
支ꎬ即古代支( ａｎｃｉｅｎｔ ｃｌａｄｅ)、中间支( ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ 核心元件及功能未知及数量稀少的元件后ꎬ进一
ｃｌａｄｅ)以及现代支( ｍｏｄｅｒｎ ｃｌａｄｅ)ꎬ它们还可以分 步利用 ＴＢｔｏｏｌｓ 可视化( 图 ５)ꎬ１１ 个基因中主要含
为 ９ 个 进 化 亚 支ꎮ 现 代 进 化 支 有 ＷＵＳ、 ＷＯＸ１、 有 ２５ 种作用元件ꎬ其中与光相关响应( Ｇａｐ￣ｂｏｘ 等
ＷＯＸ２、ＷＯＸ３、ＷＯＸ４、ＷＯＸ５ꎬ共计 ６ 个亚支ꎻ中间 元件)、赤霉素响应( ＴＡＴＣ￣ｂｏｘ、ＴＣＡ￣ｅｌｅｍｅｎｔ 等元
进化支有 ＷＯＸ９、ＷＯＸ１１ꎬ共计 ２ 个亚支ꎻ古代支只 件)、脱落酸响应( ＡＢＲＥ 等元件) 相关的元件数量
有 ＷＯＸ１３ 亚支ꎮ 此外ꎬ各亚支中的工业大麻、拟 最多ꎬ并且在多数 ＣｓＷＯＸ 基因家族成员的启动子
南芥和马铃薯 ＷＯＸ 基因家族的成员数量亦有差 区域中都有分布ꎮ 其他的元件如生长素响应、水
别ꎮ 在 ＷＯＸ３ 与 ＷＯＸ５ 亚支中ꎬ马铃薯的 ＷＯＸ 基 杨酸响应、厌氧响应、昼夜节律响应、低温和防御
因家族成员未找到对应成员ꎻ在 ＷＯＸ１３ 亚支中ꎬ 响应等不均匀分布于 ＣｓＷＯＸ 基因家族成员启动子
工业大麻有 ２ 个成员( ＣｓＷＯＸ１３ａ 和 ＣｓＷＯＸ１３ｂ)ꎬ 中ꎮ 进一步将 ２５ 种启动子顺式作用元件分为 ４
马铃薯有 １ 个成员(ＳｔＷＯＸ１３)ꎬ拟南芥有 ３ 个成员 大 类: 激 素 响 应 元 件 ( ｐｈｙｔｏｈｏｒｍｏｎｅ ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ
(ＡｔＷＯＸ１０、ＡｔＷＯＸ１３ 和 ＡｔＷＯＸ１４)ꎮ 这说明工业 ｅｌｅｍｅｎｔ)有 ６ 种ꎬ共计 ５４ 个ꎻ光响应相关元件(ｌｉｇｈｔ
大麻、拟南芥和马铃薯在分化以后ꎬＷＯＸ１３、ＷＯＸ３ ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｅｌｅｍｅｎｔ)有 １３ 种ꎬ共计 １４１ 个ꎻ生物 / 非
和 ＷＯＸ５ 等亚支经历的进化事件不同ꎮ 生 物 胁 迫 响 应 相 关 元 件 ( ｂｉｏｔｉｃ / ａｂｉｏｔｉｃ ｓｔｒｅｓｓ
２.４ 工业大麻 ＣｓＷＯＸ 基因共线性分析 ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｅｌｅｍｅｎｔ)有 ４ 种ꎬ共计 ３３ 个ꎻ 植株生长发
为进一步了解工业大麻 ＣｓＷＯＸ 基因的进化机 育相关元件(ｐｌａｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｅｌｅｍｅｎｔ)
制ꎬ使用 ＴＢｔｏｏｌｓ 软件构建了工业大麻、马铃薯、拟 有 ２ 种ꎬ共计 ７ 个ꎮ 这表明 ＣｓＷＯＸ 基因家族在植
南芥的 ＷＯＸ 转录因子家族的共线性关系图谱ꎬ结 物光响应ꎬ环境感知、激素响应、光合作用和代谢
果(图 ３) 表明ꎬ工业大麻与马铃薯有 ２ 对同源基 过程中受多种顺式作用元件调控ꎮ 此外ꎬＣｓＷＯ３ｂ
因ꎬ与拟南芥存在 ３ 对同源基因ꎬ进一步说明所鉴 含有的顺式元件数量最少ꎬ为 ７ 个ꎻＣｓＷＯＸ１１ 含有
定的相关工业大麻 ＣｓＷＯＸ 基因与部分拟南芥及马 的顺 式 元 件 数 量 最 多ꎬ 为 ３７ 个ꎮ 这 表 明 基 因
铃薯相关的 ＷＯＸ 基因直系同源ꎮ ＣｓＷＯＸ１１ 可能受到更多调控信号的影响ꎬ能够响
２.５ 蛋白质保守基序分析 应不同的环境或生理条件ꎬ通过多个顺式作用元
分析蛋白结构有助于揭示基因家族的进化规 件来调 控 表 达ꎬ 以 应 对 特 定 的 生 理 需 求 或 环 境
律ꎮ 利用在线软件 ＭＥＭＥ(ｈｔｔｐｓ:/ / ｍｅｍｅ￣ｓｕｉｔｅ.ｏｒｇ / 变化ꎮ
ｍｅｍｅ / ｔｏｏｌｓ/ ｍｅｍｅ)对拟南芥及工业大麻 ＷＯＸ 家族 ２.７ 工业大麻 ＷＯＸ 转录因子 ＧＯ 富集分析
成员的蛋白保守基序进行分析发现( 图 ４)ꎬ１１ 个 为探明 ＣｓＷＯＸ 基因家族在工业大麻中的生物
ＣｓＷＯＸ 转录因子蛋白序列中共预测出 １０ 个保守的 学功能ꎬ本 研 究 对 ＣｓＷＯＸ 基 因 家 族 成 员 进 行 了
蛋白质基序(ｍｏｔｉｆ)ꎬ所有家族成员均含有 Ｍｏｔｉｆ １ 和 ＧＯ 生物过程富集分析ꎬ以 Ｐ 值小于 ０.０５ 作为显
Ｍｏｔｉｆ ２ꎬＭｏｔｉｆ １ 和 Ｍｏｔｉｆ ２ 为组合在一起的同源结构 著性富集的阈值ꎬ选取最显著的 １０ 个 Ｔｅｒｍꎬ结果
域ꎬ从侧面反映了该预测分析的可靠性ꎮ 此外ꎬ同 如图 ６:Ａ 所示ꎬ其生物过程主要注释到 ＤＮＡ 模板
一亚支的 ＷＯＸ 转录因子保守基序种类及组织形式 转录的调控、核酸模板转录的过时调控、ＲＮＡ 生物
存在一定保守性ꎬ古代支的 ＷＯＸ１３ 亚支中除了包含 合成过程的调控等途径ꎮ 利用 Ｃｙｔｏｓｃａｐｅ 软件的
Ｍｏｔｉｆ １ 和 Ｍｏｔｉｆ ２ 这一同源结构域外ꎬ其蛋白 Ｎ 端还 Ｇｌｕｅｇｏ 插件对 ＣｓＷＯＸ 基因家族的所有 ＧＯ 生物过
均包含保守基序 Ｍｏｔｉｆ ３ꎮ 此外ꎬ保守基序 Ｍｏｔｉｆ ５ 只 程进行可视化ꎬ结果如图 ６:Ｂ 所示ꎬ每个节点是代
