Page 137 - 《广西植物》2026年第1期

１ 期 胡国瑾等: 水母雪兔子 ＧＰＡＴ 家族全基因组鉴定及表达分析 １ ３ ３

蓝型油菜(Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ)ＢｎＧＰＡＴｓ 基因在干旱、盐
胁迫及低温条件下呈现显著表达调控( 邢蔓等ꎬ
２０１７ꎻ 耿 思 宇 等ꎬ ２０１９ )ꎻ 紫 花 苜 蓿 ( Ｍｅｄｉｃａｇｏ
ｓａｔｉｖａ)ＭｓＧＰＡＴ１１ 基因在盐、干旱胁迫 ９ ｈ 后ꎬ其表
达量 显 著 上 调 ( 唐 芳 等ꎬ ２０２３ )ꎻ 蒿 叶 猪 毛 菜
(Ｓａｌｓｏｌａ ａｂｒｏｔａｎｏｉｄｅｓ)ＳａＧＰＡＴ０３２ 基因在干旱胁迫
后 表 达 量 极 显 著 升 高 ( 杜 明 阳 等ꎬ ２０２４)ꎻ 花 生

( Ａｒａｃｈｉｓ ｈｙｐｏｇａｅａ) ＡｈＧＰＡＴ１、 ＡｈＧＰＡＴ６、 ＡｈＧＰＡＴ８
及 ＡｈＡＴＳ１ 基因干旱胁迫后在根中的表达水平显
著升高(郝翠翠等ꎬ２０１８ꎻ沈悦等ꎬ２０２３)ꎻ玉米( Ｚｅａ
ｍａｙｓ)中 ＺｍＧＰＡＴ１３ 基因也在干旱、盐、高温和低
温等非生物胁迫后进行响应( 朱涛涛ꎬ２０２２ꎻ李鑫
等ꎬ２０２３)ꎮ 因此ꎬ以上研究均表明 ＳｍＧＰＡＴ 基因
在非生物胁迫响应中具有重要作用ꎮ 鉴于当前高
山植物基因功能验证技术体系尚未完善( 特别是
在模式植物中建立的成熟方法难以直接应用于高
山特殊物种)ꎬ本研究对基因家族的理论研究为后
续 ＳｍＧＰＡＴ 基因的分子功能解析提供了关键理论
基础ꎮ 水母雪兔子作为青藏高原的典范植物ꎬ其
ＧＰＡＴ 基因家族的系统研究不仅能够提供该物种
图 ６ 水母雪兔子 ＳｍＧＰＡＴ 基因的组织表达分析 适应极端环境的分子基础ꎬ而且更重要的是可建
Ｆｉｇ. ６ Ｔｉｓｓｕｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＳｍＧＰＡＴ 立高山植物环境适应研究的共性分析ꎬ其研究成
ｇｅｎｅｓ ｉｎ Ｓａｕｓｓｕｒｅａ ｍｅｄｕｓａ
果 可 与 同 域 分 布 的 其 他 高 山 植 物ꎬ 如 雪 莲
(Ｓａｕｓｓｕｒｅａ ｉｎｖｏｌｕｃｒａｔｅ)、塔黄(Ｒｈｅｕｍ ｎｏｂｉｌｅ)等高山
作用元件预测分析ꎬ结果表明 ＳｍＧＰＡＴ 基因启动 植物适应高山环境的分子机理研究提供重要参
子包含多种逆境胁迫和激素响应元件ꎬ包括参与 考ꎬ具有区域生物多样性保护与生态系统研究的
生长素、赤霉素、水杨酸和低温等非生物逆境响应 双重价值ꎮ
元件等ꎮ 其中ꎬＭＹＢ、ＭＹＣ、ＭＢＳ、ＡＲＥ 等多种胁迫
相 关 的 元 件 在 ＳｍＧＰＡＴ 家 族 中 最 多ꎬ 尤 其 ４ 结论
ＳｍＧＰＡＴ９ 和 ＳｍＧＰＡＴ１１ 与 ＭＹＢ 相关的元件分别
达到 ２５ 个和 ２１ 个ꎬ同时 ＳｍＧＰＡＴ９ 和 ＳｍＧＰＡＴ１１ 本研究从水母雪兔子基因组中鉴定出了 １５ 个
分别在花和叶中表达量较高ꎮ 对高山植物水母雪 ＳｍＧＰＡＴ 基因ꎬ进行理化性质、亚细胞定位、系统发
兔子而言ꎬ其花和叶器官长时间裸露在具有高海 育、基因结构、保守基序、蛋白质二级 / 三级结构预
拔、低氧、强紫外线等自然的逆境胁迫环境中ꎬ却 测和启动子顺式作用元件的分析ꎮ 结果表明ꎬ水
能良好地适应此种生境ꎬ离不开与逆境胁迫相关 母雪 兔 子 中 １５ 个 ＳｍＧＰＡＴ 基 因 分 为 ３ 个 亚 族
基因的调控ꎬ因此可以推测在水母雪兔子适应极 (Ｇｒｏｕｐ １－Ｇｒｏｕｐ ３)ꎬ同一亚族中基因结构和 ｍｏｔｉｆ
端生境时ꎬＳｍＧＰＡＴ９ 和 ＳｍＧＰＡＴ１１ 在叶和花器官 相似ꎻ蛋白质二级结构以 α￣螺旋和无规则卷曲为

发育中发挥了重要的作用ꎮ 此外ꎬ在很多物种中ꎬ 主ꎻ启动子顺式作用元件分析表明ꎬ水母雪兔子
ＧＰＡＴ 基因家族成员在各种非生物胁迫下均进行 ＳｍＧＰＡＴ 基因家族含有多种 ＭＹＢ、ＭＹＣ、ＭＢＳ、ＡＲＥ
响应ꎮ 例如ꎬ大麦( Ｈｏｒｄｅｕｍ ｖｕｌｇａｒｅ) ＨｖＧＰＡＴ 基因 等抵抗逆境相关的元件ꎮ 根据 ＳｍＧＰＡＴ 基因家族
在干旱、盐、低温逆境胁迫下根和叶中相对表达量 在不同组织转录组数据中的表达热图和 ｑＲＴ￣ＰＣＲ
均显著上调ꎬ表明其积极参与大麦的非生物胁迫 验证了其在不同组织中的相对表达量ꎮ 这为深入
响应并可能发挥正调控作用( 马健芝等ꎬ２０２５)ꎻ甘 了解水母雪兔子 ＳｍＧＰＡＴ 基因家族成员的具体功