油棕脫落酸受體PYL基因家族的全基因組鑒定及表達(dá)分析

金龍飛 尹欣幸 曹紅星

摘要：【目的】鑒定油棕（Elaeis guineensis）脫落酸（ABA）受體PYR/PYL/RCARs（PYL）基因家族成員，分析其表達(dá)特性，為探究ABA信號(hào)通路在油棕果肉成熟過(guò)程中的功能研究提供理論依據(jù)?！痉椒ā恳詳M南芥和水稻的PYL蛋白氨基酸序列作為參考序列，通過(guò)BLASTp比對(duì)及保守結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè)分析從油棕基因組中鑒定出PYL基因家族成員，利用生物信息學(xué)軟件對(duì)其染色體定位、基因結(jié)構(gòu)、啟動(dòng)子順式作用元件及編碼蛋白的理化性質(zhì)、保守結(jié)構(gòu)域、進(jìn)化關(guān)系進(jìn)行分析，并采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR對(duì)PYL家族基因在不同組織、不同發(fā)育期果實(shí)及外源ABA處理下的表達(dá)特性進(jìn)行檢測(cè)。【結(jié)果】從油棕基因組中共鑒定出12個(gè)油棕PYL基因家族成員（EgPYL1～EgPYL112），分布在8條染色體和1個(gè)Scaffolds上，含有1～3個(gè)外顯子，開(kāi)放閱讀框（ORF）為564～765 bp，編碼187～254個(gè)氨基酸，蛋白分子量為20.95～28.33 kD，等電點(diǎn)（pI）為5.26～7.95，不穩(wěn)定指數(shù)為32.67～52.87，脂溶指數(shù)為73.87～87.60，總平均親水性為-0.68～-0.17。12個(gè)PYL家族蛋白均含有特征結(jié)構(gòu)域PYR/PYL/RCAR，分為3個(gè)亞族。EgPYL1和EgPYL6基因具有共線性，EgPYL4、EgPYL5、EgPYL9和EgPYL11基因具有共線性。EgPYLs基因的啟動(dòng)子上含有大量植物激素響應(yīng)元件、逆境脅迫響應(yīng)元件和光響應(yīng)元件。EgPYLs基因在根、莖尖、葉、花和果肉中均有表達(dá)，但表達(dá)量差異較明顯。EgPYL7、EgPYL8和EgPYL9基因的表達(dá)量隨果肉成熟度增加逐漸升高，在23周達(dá)峰值。11個(gè)EgPYLs基因均受外源ABA誘導(dǎo)表達(dá)。【結(jié)論】大多數(shù)PYL基因家族成員參與油棕對(duì)ABA的響應(yīng)，且部分成員（如EgPYL7、EgPYL8和EgPYL9）在油棕果實(shí)發(fā)育中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。

關(guān)鍵詞： 油棕;PYR/PYL/RCARs（PYL）基因家族;脫落酸;生物信息學(xué);基因表達(dá)

Abstract：【Objective】In this research，the oil palm（Elaeis guineensis） abscisic acid receptor PYR/PYL/RCARs（PYL） gene family members were identified，and their expression characteristics during fruit development and abscisic acid（ABA） treatment were analyzed，which provided evidence for researching the mechanism of ABA signaling pathway in fruit maturation of oil palm. 【Method】The amino acid sequences of Arabidopsis and rice PYL protein were query sequences， identified PYL gene family members from oil palm genome via BLASTp and conservative domain prediction analysis. The chromosomal location，gene structure，promoter cis-acting elements， protein physicochemical properties，conserved functional domains and evolutionary relationships were analyzed through bioinformatics softwares. The expression characteristics of PYL family gene in different，mesocarp at different stages and ABA treatment were analyzed by real-time fluorescence quantitative PCR. 【Result】 The results showed that 12 PLY （EgPYL1-EgPYL12） gene family members were identified form oil palm genome and were distributed on 8 chromosomes and 1 Scaffolds. The extrons numbers of EgPYL family members were between 1 and 3，the open reading frames（ORF） length were between 564 and 765 pb and encoded amino acid numbers were between 187 and 254. The molecular weights were between 20.95 and 28.33 kD，the isoelectric points were between 5.26 and 7.95，the instability indexes were between 32.67 and 52.87，the aliphatic indexes were between 73.87 and 87.60，the total hydrophilicity was between -0.68 and -0.17. Twelve PYL family protein contained PYR/PYL/RCAR functional domain and were divided into 3 groups based on phylogenetic relationships. Collinearity analysis showed that collinearity existed between EgPYL1 gene and EgPYL6 gene，EgPYL4 gene，EgPYL5 gene，EgPYL9 gene and EgPYL11 gene. A large number of plant hormone responses，stress responses and light responses elements were identified on promoters of EgPYLs gene. Expression analysis of different tissues showed that the EgPYLs gene expressed in roots，shoots，leaves，flowers and fruits， with great difference. During fruit maturation，the expressions of EgPYL7，EgPYL8 and EgPYL9 genes increased gradually and reached the peak at 23 weeks after anthesis. Eleven EgPYLs were induced by exogenous ABA treatment. 【Conclusion】Most PYL gene family members are involved in responding to abscisic acid，among them EgPYL7，EgPYL8 and EgPYL9 genes might play important roles in regulating oil palm mesocarp development.

0 引言

【研究意義】油棕（Elaeis guineensis）是世界上產(chǎn)油效率最高的作物之一，果肉含油率高達(dá)50%，每公頃產(chǎn)油量高達(dá)4.27 t，是花生的7～8倍、大豆的9～10倍（雷新濤等，2012）。從油棕果實(shí)壓榨的棕櫚油廣泛應(yīng)用于食品加工業(yè)、日用化工業(yè)、機(jī)械潤(rùn)滑和生物柴油等諸多領(lǐng)域（Mahlia et al.，2019）。油棕果實(shí)的含油量隨果實(shí)成熟度的增加而增加，成熟期含油量較未成熟期含油量增加79%～95%（殷振華等，2016）。研究發(fā)現(xiàn)，油棕果實(shí)中ABA含量從花后16周開(kāi)始迅速上升，到花后21周達(dá)到峰值，在花后22周含量略微降低，ABA合成基因NCED1也呈相同的表達(dá)特征，表明ABA在油棕果實(shí)發(fā)育中起著重要的調(diào)控作用（Teh et al.，2014;劉艷菊等，2020）。雖然已證實(shí)PYR/PYL/RCARs（縮寫(xiě)為PYL）是ABA信號(hào)傳導(dǎo)途徑中最重要的受體蛋白，主要功能是識(shí)別ABA信號(hào)和啟動(dòng)信號(hào)的傳遞。但對(duì)PYL在油棕ABA信號(hào)傳導(dǎo)中的作用機(jī)制尚不清楚，通過(guò)生物信息學(xué)方法對(duì)油棕PYL基因家族成員進(jìn)行鑒定，明確其在油棕果實(shí)發(fā)育及ABA處理下的表達(dá)特征，對(duì)探究ABA信號(hào)通路在油棕成熟過(guò)程中的功能及培育高含油量油棕品種具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】ABA是植物響應(yīng)逆境脅迫、調(diào)控氣孔關(guān)閉和果實(shí)成熟等多個(gè)生物學(xué)過(guò)程的重要激素之一，在植物果實(shí)發(fā)育中發(fā)揮重要的調(diào)控作用（Leng et al.，2014;李紅霞，2019;牟望舒，2019）。在無(wú)ABA存在的情況下，蛋白磷酸酶2C（PP2C）通過(guò)物理相互作用和磷酸酶活性抑制SNF1相關(guān)激酶（SnRK2）的活性，使SnRK2s無(wú)法啟動(dòng)下游基因的表達(dá);在ABA存在的情況下，ABA與PYL受體結(jié)合導(dǎo)致受體的結(jié)構(gòu)改變，激活PYL與PP2C的相互作用，進(jìn)而破壞PP2C和SnRK2之間的相互作用，促使SnRK2s啟動(dòng)下游基因的表達(dá)（Ma et al.，2009;Melcher et al.，2009）?？梢?jiàn)，PYL受體發(fā)揮識(shí)別傳遞ABA信號(hào)的關(guān)鍵功能（Leng et al.，2014;García-Andrade et al.，2020）。Li等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥的AtRCAR12和AtRCAR13基因參與植株對(duì)干旱脅迫的應(yīng)答，即二者過(guò)表達(dá)可誘導(dǎo)脅迫響應(yīng)相關(guān)基因的表達(dá)，提高植株水分利用效率，增強(qiáng)對(duì)干旱脅迫的耐受性。Zhang等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，AtRCAR12和AtRCAR13基因參與對(duì)低溫和高溫脅迫的應(yīng)答，即在高溫脅迫下二者過(guò)表達(dá)可誘導(dǎo)熱激蛋白HSP18.2和HSP70基因表達(dá)，以提高對(duì)高溫脅迫的耐受性;在低溫脅迫下二者通過(guò)誘導(dǎo)低溫響應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子基因CBFs的表達(dá)提高對(duì)低溫脅迫的耐受性。Dittrich等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥的6個(gè)PYL家族基因均在保衛(wèi)細(xì)胞中表達(dá)，其中，AtPYL2是ABA誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉的受體，而AtPYL4和AtPYL5是CO2調(diào)控氣孔開(kāi)合的受體。此外，大量研究發(fā)現(xiàn)，PYL參與調(diào)控植物果實(shí)成熟，如香蕉中PYL-PP2C-SnRK2介導(dǎo)的ABA信號(hào)通路正向調(diào)控香蕉果實(shí)成熟（Hu et al.，2017）;在草莓中FaPYL9基因的表達(dá)量隨果實(shí)成熟迅速升高，抑制FaPYL9基因表達(dá)則會(huì)延遲果實(shí)成熟（顏志明等，2015）;番茄中SlPYL9基因過(guò)表達(dá)可促進(jìn)果實(shí)成熟，抑制SlPYL9基因則延遲果實(shí)成熟（Kai et al.，2019）?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】隨著越來(lái)越多植物基因組測(cè)序完成，在番茄（Sun et al.，2011;González-Guzmán et al.，2014）、擬南芥（Gonzalez-Guzman et al.，2012）、甜橙（Romero et al.，2012）、油棕（Singh et al.，2013）、棉花（Zhang et al.，2017）、油菜（Di et al.，2018）、煙草（Bai et al.，2019）、水稻（Yadav et al.，2020）等物種中鑒定出PYL基因家族成員，但目前未見(jiàn)有關(guān)油棕PYL基因家族成員鑒定分析及其在油棕果肉發(fā)育中的表達(dá)特性的研究報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】從油棕基因組中鑒定出PYL基因家族成員，分析其染色體定位、基因結(jié)構(gòu)、啟動(dòng)子順式作用元件及其編碼蛋白的理化性質(zhì)、保守結(jié)構(gòu)域、進(jìn)化關(guān)系，并采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)其在不同組織、果肉果實(shí)發(fā)育期及外源ABA處理下的表達(dá)特征，為探究PYL家族基因在油棕生長(zhǎng)發(fā)育、ABA響應(yīng)機(jī)制中的調(diào)控作用及油棕分子育種提供理論參考。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

供試品種為薄殼種熱油4號(hào)油棕，種植于國(guó)家熱帶棕櫚種質(zhì)資源圃（東經(jīng)110°46′，北緯19°33′）。主要試劑：植物總RNA提取試劑盒（DP432）購(gòu)自北京天根生化科技有限公司;HiScript II One Step RT-PCR Kit試劑盒（P611）購(gòu)自南京諾唯贊生物科技股份有限公司;實(shí)時(shí)熒光定量PCR的SYBR? Select Master Mix（4472908）購(gòu)自賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司;ABA（S18006）購(gòu)自上海源葉生物科技有限公司。主要儀器：移液器（Eppendorf，德國(guó)）、NanoDrop分光光度計(jì)（Thermo，美國(guó)）、高速冷凍離心機(jī)（Thermo，美國(guó)）、Labcycler PCR儀（SensoQuest，德國(guó)）、水平電泳槽（DYCP-32B，北京六一儀器廠）、電泳儀（DYY-6C，北京六一儀器廠）、QuantStudio 6 Flex實(shí)時(shí)熒光定量PCR系統(tǒng)（Thermo，美國(guó)）。

1. 2 樣品處理及采集

采集5年生薄殼種熱油4號(hào)油棕的根、莖尖、葉、花（開(kāi)花期的雄花和雌花）及花后15、17、21和23周的果肉，用于后續(xù)PYL家族基因表達(dá)組織特性分析。由于前期研究發(fā)現(xiàn)100 μmol/L的ABA能有效增強(qiáng)油棕幼苗的抗寒性，故選用100 μmol/L的ABA對(duì)幼苗進(jìn)行外源ABA處理：選取3月齡生長(zhǎng)旺盛且無(wú)病蟲(chóng)害的幼苗，噴施100 μmol/L的ABA溶液（其中添加0.5%吐溫20），分別采集0（對(duì)照）、0.5、1.0、3.0、6.0、12.0和24.0 h的新葉葉片。樣品采集后液氮速凍，于-80 ℃冰箱中保存以備RNA提取。

1. 3 油棕PYL基因家族的挖掘與鑒定

從NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中下載油棕全基因組數(shù)據(jù)（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/2669）;從TAIR數(shù)據(jù)庫(kù)（https：//www.arabidopsis.org/）中下載擬南芥PYL蛋白氨基酸序列;從NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中下載水稻PYL蛋白氨基酸序列。以擬南芥和水稻的PYL蛋白氨基酸序列作為參考序列，通過(guò)BLASTp在油棕基因組數(shù)據(jù)中進(jìn)行比對(duì)，并將獲得的蛋白氨基酸序列提交至NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)的保守結(jié)構(gòu)域數(shù)據(jù)庫(kù)，利用Batch Web CD-search Tool進(jìn)行保守結(jié)構(gòu)域分析（Lu et al.，2020），最終確定PYL基因家族成員。采用ExPASy在線工具分析油棕PYL家族蛋白的分子量、等電點(diǎn)、蛋白不穩(wěn)定指數(shù)、脂溶指數(shù)和總平均親水性等理化性質(zhì)。

1. 4 油棕PYL家族基因核苷酸序列分析

采用Tbtool對(duì)油棕PYL家族基因的染色體定位、基因結(jié)構(gòu)、共線性分析及保守結(jié)構(gòu)域分析進(jìn)行可視化（Chen et al.，2020）;采用ClustalW對(duì)油棕、擬南芥和水稻的PYL蛋白氨基酸序列進(jìn)行多重比對(duì)（Edgar and Batzoglou，2006）;采用MEGA 6.0的鄰接法（Neighbor-joining）構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹(shù)（Kumar et al.，2018;周麗霞和曹紅星，2020），校驗(yàn)值Bootstrap設(shè)置為1000。

1. 5 油棕PYL家族基因啟動(dòng)子順式作用元件分析

從NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中下載油棕PYL家族基因編碼區(qū)上游2000 bp的啟動(dòng)子序列。利用PlantCare在線工具對(duì)啟動(dòng)子順式作用元件進(jìn)行鑒定（Lescot et al.，2002）。

1. 6 油棕PYL家族基因的表達(dá)分析

采用植物總RNA提取試劑盒提取油棕不同組織和外源ABA處理樣品的總RNA，采用HiScript II 1st Strand cDNA Synthesis試劑盒合成cDNA;采用SYBR? Select Master Mix進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)，以β-actin作為內(nèi)參基因，引物如表1所示。上述具體步驟均參照試劑盒說(shuō)明進(jìn)行。

1. 7 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 13.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用Duncan檢測(cè)法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 油棕PYL基因家族成員鑒定及染色體定位結(jié)果

通過(guò)BLASTp比對(duì)分析及保守結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè)，從油棕基因組中共鑒定出12個(gè)油棕PYL基因家族成員（EgPYLs），根據(jù)其在染色體上位置進(jìn)行命名，依次命名為EgPYL1～EgPYL12，12個(gè)基因的開(kāi)放閱讀框（ORF）長(zhǎng)度為564～765 bp，編碼的氨基酸數(shù)量為187～257個(gè)（表1）。由圖1可知，12個(gè)PYL基因家族成員分布在8條染色體和1個(gè)Scaffolds上。其中，EgPYL1和EgPYL2基因在Chr1上，EgPYL3基因在Chr3上，EgPYL4和EgPYL5基因在Chr5上，EgPYL6基因在Chr6上，EgPYL7和EgPYL8基因在Chr7上，EgPYL9基因在Chr10上，EgPYL10基因在Chr11上，EgPYL11基因在Chr14上，EgPYL12基因未能定位到染色體上，而是定位于1條Scaffolds（即NW_011565705.1）上。

2. 2 油棕PYL家族蛋白的理化性質(zhì)預(yù)測(cè)結(jié)果

由表2可知，12個(gè)EgPYLs蛋白的氨基酸數(shù)目為187～254個(gè)，平均為216個(gè);分子量為20.95～28.33 kD，平均為23.58 kD;等電點(diǎn)（pI）為5.26～7.95，平均為6.81;蛋白不穩(wěn)定指數(shù)為32.67～52.87，平均為43.92，其中，有6個(gè)是穩(wěn)定蛋白（不穩(wěn)定指數(shù)<40.00），有6個(gè)是不穩(wěn)定蛋白（不穩(wěn)定指數(shù)>40.00）;脂溶系數(shù)為73.87～87.60，平均為81.53;總平均親水性為-0.68～ -0.17，平均為-0.36，均為負(fù)值，表明12個(gè)EgPYLs蛋白均表現(xiàn)為親水性。

2. 3 油棕PYL家族基因結(jié)構(gòu)及其編碼蛋白保守結(jié)構(gòu)域和進(jìn)化關(guān)系分析

12個(gè)EgPYLs基因的外顯子和內(nèi)含子差異較大，其中EgPYL1、EgPYL3、EgPYL6和EgPYL8基因有3個(gè)外顯子，2個(gè)內(nèi)含子，而其余基因均含有1個(gè)外顯子，無(wú)內(nèi)含子（圖2-A）。12個(gè)EgPYLs蛋白均含有PYL家族蛋白特有的PYR/PYL/RCAR保守結(jié)構(gòu)域（圖2-B）。為了分析油棕PYL家族基因的系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化關(guān)系，將EgPYLs蛋白與擬南芥和水稻的PYL蛋白氨基酸序列進(jìn)行多重比對(duì)并構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹(shù)，結(jié)果（圖3）顯示，可將3個(gè)物種的PYL蛋白分成3個(gè)亞族：AtPYL2～AtPYL6、OsPYL2～OsPYL6、EgPYL4、EgPYL5、EgPYL7、EgPYL9和EgPYL11為I亞族，AtPYL7～AtPYL13、OsPYL7～OsPYL13、EgPYL1、EgPYL3、EgPYL6和EgPYL8為II亞族，AtPYL1、AtPYR1、OsPYL1、EgPYL2、EgPYL10和EgPYL12為III亞族。基因共線分析結(jié)果顯示，EgPYL1和EgPYL6共線性，EgPYL4、EgPYL5、EgPYL9和EgPYL11共線性（圖4）。

2. 4 油棕PYL基因家族的啟動(dòng)子順式作用元件的鑒定

在油棕PYL基因家族成員的啟動(dòng)子中鑒定出大量的順式作用元件，包括生長(zhǎng)素響應(yīng)元件1個(gè)、脫落酸響應(yīng)元件31個(gè)、赤霉素響應(yīng)元件10個(gè)、茉莉酸甲酯響應(yīng)元件20個(gè)、水楊酸響應(yīng)元件8個(gè)、低溫響應(yīng)元件15個(gè)、光響應(yīng)元件48個(gè)、防衛(wèi)和逆境響應(yīng)元件4個(gè)及MYB結(jié)合位點(diǎn)14個(gè)（表3）;除EgPYL5基因外，其他11個(gè)油棕PYL基因家族成員的啟動(dòng)子均含有脫落酸響應(yīng)元件，表明EgPYLs基因參與植物激素和環(huán)境刺激的應(yīng)答。

2. 5 油棕PYL家族基因的表達(dá)分析結(jié)果

由圖5可知，EgPYLs基因在不同組織中的表達(dá)量差異較明顯，其中EgPYL5和EgPYL12基因在根中的表達(dá)量最高，顯著高于在其他組織中的表達(dá)量（P<0.05，下同）;EgPYL1、EgPYL3、EgPYL4、EgPYL6、EgPYL8、EgPYL9和EgPYL11基因在葉中表達(dá)量最高，顯著高于在其他組織中的表達(dá)量;EgPYL2、EgPYL7和EgPYL10基因在花中表達(dá)量最高，其中EgPYL7和EgPYL10基因在花中表達(dá)量顯著高于在其他組織中的表達(dá)量;EgPYL2基因在果肉（15、17、21和23周的果肉混合樣）中表達(dá)量也較高，與在花中表達(dá)量無(wú)顯著差異（P>0.05），均顯著高于在其他組織中的表達(dá)量，表明EgPYLs基因在油棕的根、葉、花和果實(shí)發(fā)育過(guò)程中起重要調(diào)控作用。

由圖6可知，花后15周，油棕果實(shí)完成細(xì)胞分裂和膨脹，進(jìn)入成熟階段;花后17周，油棕果皮開(kāi)始轉(zhuǎn)色;花后21周，油棕果實(shí)進(jìn)入內(nèi)含物的快速積累期;花后23周，油棕果實(shí)進(jìn)入完熟期，內(nèi)含物積累達(dá)到峰值。對(duì)這4個(gè)時(shí)期的EgPYLs基因進(jìn)行表達(dá)分析，結(jié)果（圖7）顯示，EgPYL1、EgPYL2、EgPYL5和EgPYL11基因在果肉成熟前期（花后15、17和21周）的表達(dá)量顯著低于果實(shí)成熟后期（花后23周），在油棕果肉成熟過(guò)程中，EgPYL4基因的表達(dá)量呈先增加后降低的表達(dá)趨勢(shì)，在花后21周達(dá)到峰值;EgPYL7、EgPYL8和EgPYL9基因的表達(dá)量逐漸增高，在花后23周達(dá)到峰值，表明EgPYLs基因在油棕果肉成熟過(guò)程中發(fā)揮重要調(diào)控作用。

由圖8可知，外源ABA處理下，有11個(gè)EgPYLs基因均被誘導(dǎo)表達(dá)，其中EgPYL4、EgPYL5、EgPYL7、EgPYL9、EgPYL10和EgPYL12基因表達(dá)量逐漸升高，在處理1.0 h達(dá)峰值，然后逐漸降低趨于平緩，表明這11個(gè)EgPYLs基因參與外源ABA的響應(yīng)。

3 討論

隨著測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展，植物的全基因組測(cè)序相繼完成，為植物基因的挖掘和功能鑒定打下基礎(chǔ)。油棕已于2013年完成全基因組測(cè)序，基因組大小為1.53 GB，共預(yù)測(cè)出34802個(gè)基因（Singh et al.，2013）。本研究利用序列比對(duì)在油棕基因組中鑒定出12個(gè)與擬南芥和水稻PYL家族蛋白氨基酸序列高度相似的序列，且均含有PYL家族蛋白特有的PYR/PYL/RCAR保守結(jié)構(gòu)域，表明其為油棕PYL家族蛋白，采用生物信息學(xué)方法對(duì)其氨基酸數(shù)目、分子量和等電點(diǎn)等基本理化特征進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其與水稻PLY蛋白（Yadav et al.，2020）的研究結(jié)果相似，如油棕PLY蛋白與水稻PLY蛋白的氨基酸序列較相似，且氨基酸數(shù)目均為200個(gè)左右，等電點(diǎn)在酸堿范圍均有分布，分子量均為20 kD左右，表明油棕PYL蛋白可能具有與水稻PYL蛋白相似的功能。此外，本研究基因共線分析結(jié)果顯示，EgPYL1和EgPYL6共線性，EgPYL4、EgPYL5、EgPYL9和EgPYL11共線性，推測(cè)這些共線性基因是由基因復(fù)制產(chǎn)生?；驈?fù)制事件能導(dǎo)致植物基因組中形成大量的重復(fù)基因，重復(fù)基因的存在可促進(jìn)基因新功能的進(jìn)化，增強(qiáng)植物對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)性（Panchy et al.，2016）。而ABA是植物應(yīng)對(duì)逆境脅迫最重要的激素（Verma et al.，2016），故推測(cè)PYL家族基因復(fù)制可能是油棕作為一個(gè)古老物種適應(yīng)環(huán)境變化的一種進(jìn)化機(jī)制。

ABA參與植物各種生理活動(dòng)，包括促進(jìn)種子休眠、氣孔關(guān)閉、器官脫落和果實(shí)成熟、參與響應(yīng)外界生物和非生物脅迫（Nakashima and Yamaguchi-Shinozaki，2013;Leng et al.，2014;García-Andrade et al.，2020）。PYL受體是ABA信號(hào)傳導(dǎo)路徑中的一個(gè)核心組分，其基因表達(dá)強(qiáng)弱直接影響到ABA的作用。本研究發(fā)現(xiàn)，EgPYLs基因在油棕的根、莖尖、葉、花和果實(shí)中均有表達(dá)（圖6），表明EgPYLs基因在油棕生長(zhǎng)發(fā)育中發(fā)揮重要的信號(hào)傳導(dǎo)作用。ABA作為調(diào)控植物果實(shí)成熟的重要激素，在番茄和柑橘果實(shí)成熟過(guò)程中大量積累（Sun et al.，2011;Romero et al.，2012），且外源ABA處理也可促進(jìn)葡萄、草莓和柿子等植物果實(shí)成熟（Rodrigo et al.，2006;Jia et al.，2011，2013），表明PYL在ABA調(diào)控果實(shí)成熟中發(fā)揮關(guān)鍵作用。Kai等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，超量表達(dá)SlPYL9基因促進(jìn)果實(shí)成熟，抑制SlPYL9基因表達(dá)則延遲果實(shí)成熟。Teh等（2014）對(duì)油棕果實(shí)發(fā)育過(guò)程中的ABA含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ABA在油棕果實(shí)成熟期迅速積累。本研究也發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)EgPYLs基因的表達(dá)量隨油棕果實(shí)成熟度的增加而逐漸增加，在花后23周達(dá)到峰值，表明EgPYLs在內(nèi)源ABA調(diào)控果肉成熟的過(guò)程中發(fā)揮重要的信號(hào)傳遞作用。此外，本研究用外源ABA處理油棕幼苗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)11個(gè)EgPLYs基因的表達(dá)受外源ABA處理的誘導(dǎo)，表明EgPYLs基因可能參與油棕對(duì)逆境脅迫的響應(yīng)。進(jìn)一步證實(shí)油棕PYL家族基因不僅參與植物內(nèi)源ABA的信號(hào)傳導(dǎo)，還參與植物對(duì)外源ABA的響應(yīng)。

本研究對(duì)EgPLYs基因啟動(dòng)子順式作用元件進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，結(jié)果顯示，除了EgPYL5基因以外，11個(gè)EgPYLs的啟動(dòng)子區(qū)域含有大量的ABA響應(yīng)元件，進(jìn)一步說(shuō)明EgPLYs基因參與油棕對(duì)逆境脅迫的響應(yīng)。水稻OsPYLs基因啟動(dòng)子上也發(fā)現(xiàn)大量ABA響應(yīng)元件（約占32%）（Yadav et al.，2020）。這進(jìn)一步解釋了EgPYLs基因受ABA誘導(dǎo)表達(dá)上調(diào)的原因。由于油棕遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)的限制，未對(duì)其進(jìn)行功能驗(yàn)證，今后可通過(guò)誘導(dǎo)或抑制EgPYLs基因表達(dá)，進(jìn)一步研究其在油棕果實(shí)發(fā)育和ABA響應(yīng)中的調(diào)控機(jī)制。

4 結(jié)論

大多數(shù)PYL基因家族成員參與油棕對(duì)逆境脅迫的響應(yīng)，且部分成員（如EgPYL7、EgPYL8和EgPYL9）在油棕果實(shí)發(fā)育中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。

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（責(zé)任編輯 陳 燕）