全球首次完成杨树全基因组测序

第５２卷第２期东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报Ｖｏｌ．５２Ｎｏ．２２０２４年２月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＯＲＴＨＥＡＳＴＦＯＲＥＳＴＲＹＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＦｅｂ．２０２４１）中央高校基本科研业务费专项资金项目（２４５２０２３０２１）㊂第一作者简介：安伟，男，２００１年２月生，西北农林科技大学林学院，本科生㊂Ｅ－ｍａｉｌ：Ａｎｗｅｉ０２１４＠１２６．ｃｏｍ㊂通信作者：张玲玲，西北农林科技大学林学院，实验师㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｌ５２４＠ｓｉｎａ．ｃｎ㊂收稿日期：２０２３年８月１５日㊂责任编辑：潘㊀华㊂杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族鉴定及钾肥处理对杨树生长的影响１）安伟㊀张玲玲（西北农林科技大学，杨凌，７１２１００）㊀㊀摘㊀要㊀ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族是植物进行Ｋ＋转运的最大蛋白系统㊂以毛果杨（ＰｏｐｕｌｕｓｔｒｉｃｈｏｃａｒｐａＴｏｒｒ．＆Ｇｒａｙ）全基因组数据为基础，利用生物信息学方法对杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ家族进行了全基因组鉴定，并在毛果杨全基因组中鉴定出２０个ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ家族成员㊂理化性质预测分析表明：ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族成员均为疏水性蛋白，等电点在５．３０ ９．１６；亚细胞定位预测显示家族成员蛋白集中在细胞质膜上㊂应用拟南芥和杨树构建系统进化树显示，ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族可分为５个亚家族㊂基因结构及基序（ｍｏｔｉｆ）分析表明，ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因进化过程相对保守㊂顺式作用元件分析表明，ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族成员含有诸多与激素㊁逆境胁迫的响应元件㊂杨树不同钾离子浓度处理下，植株的净生长情况呈现了显著的差异，说明钾元素对杨树生长影响较大㊂关键词㊀钾转运蛋白；杨树；钾分类号㊀Ｓ７１８．４６ＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｉｎＰｏｐｕｌｕｓａｎｄｉｔｓｅｆｆｅｃｔｏｎｇｒｏｗｔｈｕｎｄｅｒｐｏｔａｓｓｉｕｍｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｔｒｅａｔ⁃ｍｅｎｔ／／ＡｎＷｅｉ，ＺｈａｎｇＬｉｎｇｌｉｎｇ（ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ７１２１００，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）／／ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒ⁃ｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０２４，５２（２）：１－８．ＴｈｅＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｉｓｔｈｅｌａｒｇｅｓｔｐｒｏｔｅｉｎｓｙｓｔｅｍｓｆｏｒＫ＋ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｐｌａｎｔｓ．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｗｈｏｌｅｇｅｎｏｍｅｄａｔａｏｆＰｏｐｕｌｕｓｔｒｉｃｏｃａｒｐａＴｏｒｒ．＆Ｇｒａｙ，ｔｈｅＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｉｎｐｏｐｌａｒｗａｓｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｕｓｉｎｇｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓｍｅｔｈ⁃ｏｄｓ，ａｎｄ２０ｍｅｍｂｅｒｓｏｆｔｈｅＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｗｅｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｉｎｔｈｅＰ．ｔｒｉｃｏｃａｒｐａｇｅｎｏｍｅ．Ｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎａｎｄａ⁃ｎａｌｙｓｉｓｏｆｉｔｓｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｍｅｍｂｅｒｓｏｆｔｈｅＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰｇｅｎｅｆａｍｉｌｙａｒｅｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｐｒｏｔｅｉｎｓｗｉｔｈｔｈｅｉｓｏｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｉｎｔｒａｎｇｉｎｇｆｒｏｍ５．３０ｔｏ９．１６．Ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｔｅｉｎｓｏｆｔｈｅｆａｍｉｌｙａｒｅｍａｉｎｌｙｌｏｃａｔｅｄｏｎｔｈｅｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃｍｅｍｂｒａｎｅ．ＰｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄｏｎＡｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｔｈａｌｉａｎａａｎｄｐｏｐｕｌｕｓｃｏｎｓｔｒｕｃ⁃ｔｅｄａｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙｔｒｅｅ，ｗｈｉｃｈｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏ５ｓｕｂｆａｍｉｌｉｅｓ．ＧｅｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｏｔｉｆａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｃｏｎｓｅｒｖｅｄ．Ｃｉｓ⁃ａｃｔｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｍｅｍｂｅｒｓｏｆｔｈｅＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｃｏｎｔａｉｎｍａｎｙｒｅｓｐｏｎｓｅｅｌｅｍｅｎｔｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｈｏｒｍｏｎｅｓａｎｄｓｔｒｅｓｓ．Ｔｈｅｎｅｔｇｒｏｗｔｈｏｆｐｌａｎｔｓｓｈｏｗｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｔａｓｓｉｕｍｉｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔｐｏｔａｓｓｉｕｍｈａｓａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｍｐａｃｔｏｎｐｏｐｌａｒｇｒｏｗｔｈ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀Ｐｏｔａｓｓｉｕｍｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒｐｒｏｔｅｉｎ；Ｐｏｐｕｌｕｓ；Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ㊀㊀钾元素是植物生长发育过程中必不可少的矿质元素之一，在植物生长发育过程起着重大作用㊂钾参与植物体内许多重要的生理生化过程，如促进植物基础生理代谢㊁调节气孔运动，促进光合作用㊁维持阴阳离子平衡㊁调节渗透压等［１］，对植物整个生命周期至关重要㊂此外，钾元素在植物盐胁迫适应㊁耐干旱胁迫㊁有机酸物质长距离运输㊁氮素利用㊁糖分累积方面都发挥了重要作用［２－３］㊂钾缺乏则会导致植物老叶加速黄化，根系短小且易倒伏［４］㊂植物吸收钾离子主要依靠钾转运蛋白和钾离子通道㊂目前研究表明，参与植物体内Ｋ＋吸收及转运的蛋白或通道共有５类：ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ家族转运蛋白㊁ＨＫＴ家族转运蛋白㊁ＣＰＡｓ家族转运蛋白㊁Ｓｈａｋｅｒ通道和ＴＰＫ通道［５］㊂其中，ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ家族是一类数量众多的基因家族，广泛分布于细菌㊁真菌和植物中［６］㊂目前从拟南芥（Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｔｈａｌｉａｎａ）鉴定出１３个ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ相关家族基因［７］，水稻（Ｏｒｙｚａｓａｔｉｖａ）中２７个基因［８］，紫柳（Ｓａｌｉｘｐｕｒｐｕｒｅａ）中２２个基因［９］，玉米（Ｚｅａｍａｙｓ）２７个基因［１０］，番茄（Ｓｏ⁃ｌａｎｕｍｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ）１９个基因［１１］，茶树（Ｃａｍｅｌｌｉａｓｉｎｅｎｓｉｓ）２１个［１２］，钾转运蛋白在不同物种中有较为广泛的分布，但也存在较大的功能分异㊂ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ家族分为５个亚族，亚族Ⅰ主要包括拟南芥ＡｔＨＡＫ５㊁水稻ＯｓＨＡＫ５等；亚族Ⅱ主要包括拟南芥ＡｔＫＵＰ１㊁ＡｔＫＵＰ２等；亚族Ⅲ主要包括拟南芥ＡｔＫＵＰ９㊁ＡｔＫＵＰ１０等；亚族Ⅳ主要包括水稻Ｏｓ⁃ＨＡＫ４和ＯｓＨＡＫ１７；亚族Ⅴ主要包括ＡｔＫＵＰ５㊁ＡｔＫ⁃ＵＰ７等［１３］㊂亚族Ⅱ和亚族Ⅲ的成员在双子叶和单子叶植物中的分布相似，表现出很强的保守性㊂亚族Ⅰ和Ⅳ的成员则与之相反，在多种双子叶植物如拟南芥（Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｔｈａｌｉａｎａ）㊁葡萄（Ｖｉｔｉｓｖｉｎｉｆｅｒａ）㊁蒺藜苜蓿（Ｍｅｄｉｃａｇｏｔｒｕｎｃａｔｕｌａ）和单子叶植物如水稻㊁玉米和短柄草（Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍｓｙｌｖａｔｉｃｕｍ）中都有所体现［１４－１６］㊂ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ转运体家族成员定位在植物不同细胞器的膜上，如质膜㊁液泡膜和类囊体膜［１７－１８］㊂同一簇的家族成员细胞定位也并不相同，因而可能发挥不同的细胞生物学功能㊂如簇Ⅱ成员ＡｔＫＵＰ４定位于液泡膜，ＯｓＨＡＫ２定位于细胞质膜，而ＯｓＨＡＫ１０定位于液泡膜等㊂在盐胁迫条件下，水稻中的高亲和性Ｋ＋转运体ＯｓＨＡＫ１㊁ＯｓＨＡＫ５和Ｏｓ⁃ＨＡＫ２１在转运Ｋ＋方面表现出不同的能力㊂这种差异不仅与它们所处的细胞位置有关，还与它们在不同组织中的表达特异性以及根细胞膜电位的变化相关㊂目前Ｋ＋转运蛋白功能研究主要集中在拟南芥㊁水稻中，杨树中的研究还有待进一步深入㊂杨树分布广泛，速生㊁抗逆性强，是我国最为重要的用材树种，西北杨２号（Ｐｏｐｕｌｕｓａｌｂａ✕Ｐ．ｔｏｍｅｎ⁃ｔｏｓａ Ｘｉｂｅｉｙａｎｇ２ ）为西北农林科技大学新培育的杨树速生优质新品种，可广泛应用于北方杨树造林㊂在杨树优质大径材培育中钾元素的缺乏是影响其速生丰产的关键因素之一㊂ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ家族是植物吸收和转运钾的关键蛋白家族，影响植物生长发育和抗逆能力，对杨树产量性状形成起到重要的调控作用㊂基于此，本研究以毛果杨的基因组数据库为基础，结合生物信息学方法鉴定杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因，同时对该家族成员开展理化性质分析，构建系统进化树㊁染色体定位，开展基因结构㊁保守基序分析；结合实时荧光定量ＰＣＲ方法分析杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因在不同钾肥（ＫＣｌ）浓度处理下表达情况㊂研究ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族在杨树中的分类与表达不仅可以帮助我们更好地了解这些基因在杨树生长发育调控中的功能和作用，而且可以为今后杨树改良和高效钾吸收的杨树品种筛选鉴定提供理论基础㊂１㊀材料与方法试验所用杨树材料为西北农林科技大学渭河实验站西北杨２号无性系㊂于西北农林科技大学科研温室利用水培法培养１年生扦插苗，选取长势均匀一致的扦插苗分成４组，分别使用含有０．１㊁０．５㊁１．０㊁３．０ｍｍｏｌ／ＬＫＣｌ的Ｈｏａｇｌａｎｄ溶液浇灌，每４ｄ更换１次营养液，４５ｄ后测定各处理杨树株高㊂杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族的全基因组鉴定㊂Ｐｈｙｔｏｚｏｍｅ（ｈｔｔｐｓ：／／ｐｈｙｔｏｚｏｍｅ－ｎｅｘｔ．ｊｇｉ．ｄｏｅ．ｇｏｖ／）在线数据库下载毛果杨基因组ｆａ文件，注释ｇｆｆ文件及蛋白质ｐｒｏｔｅｉｎ文件，利用ＴＢｌｏｏｌｓ工具提取杨树基因组的ＣＤＳ序列，参数设置为Ｐａｒｅｎｔ㊂从Ｐｆａｍ（ｈｔｔｐ：／／ｐｆａｍ．ｘｆａｍ．ｏｒｇ／）数据库下载ＨＡＫ蛋白特征结构域Ｋ－Ｔｒａｎｓ（ＰＦ０２７０５）的隐马尔可夫模型［１９］，利用ＨＭＭＥＲ软件在比对的假阳性预期值Ｅ＜１ˑ１０－５条件下进行杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族成员初步筛选㊂将筛选得到的数据在ＣＤ－ＨＩＴ中进一步处理㊂去除重复成员㊂最后使用ＣＣＤ（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｎｃｂｉ．ｎｌｍ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／ｃｄｄ）进行蛋白结构域验证㊂杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族理化性质㊂使用ＥｘＰＡＳｙ在线网站（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｘｐａｓｙ．ｏｒｇ）查找获得杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因的相对分子质量㊁氨基酸数量㊁不稳定系数等理化性质㊂通过ＷｏＬＦＰＳＯＲＴ网站（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｏｌｆｐｓｏｒｔ．ｈｇｃ．ｊｐ／）对杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因进行亚细胞定位预测㊂杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因系统进化树㊂在拟南芥数据库（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ．ｏｒｇ／）获取ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族成员信息㊂利用ＣｌｕｓｔａｌＸ２对杨树和拟南芥ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ蛋白进行氨基酸多序列比对㊂使用ＭＥＧＡ１１软件运用比邻法获得最优进化模型，构建系统发育进化树，默认参数为１０００次Ｂｏｏｔｓｔｒａｐ重复㊂利用ＩＴＯＬ（ｈｔｔｐｓ：／／ｉｔｏｌ．ｅｍｂｌ．ｄｅ／）对进化树进行美化㊂杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族染色体定位及共线性㊂利用ＴＢｔｏｏｌｓ工具对鉴定筛选出的杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ家族基因进行染色体定位，并根据各基因在染色体上位置顺序的比较结果，对预测的ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因进行命名㊂利用多重共线性扫描工具包（ＭＣｓｅａｎｘ）分析杨树与簸箕柳之间共线性关系㊂杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族基因结构与保守基序㊂采用在线软件ＧＳＤＳ（ｈｔｔｐ：／／ｇｓｄｓ．ｃｂｉ．ｐｋｕ．ｅｄｕ．ｃｎ／）㊁ＭＥＭＥ（ｈｔｔｐ：／／ｍｅｍｅ－ｓｕｉｔｅ．ｏｒｇ／ｔｏｏｌｓ／ｍｅｍｅ）分别分析该家族成员基因结构和编码蛋白保守基序［２０］（基数参数为１５，其余为默认），并用ＴＢｔｏｏｌｓ进行展示㊂杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族顺式作用元件㊂提取鉴定筛选出的杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因上游２０００ｂｐ的ＣＤＳ序列提交至ＰｌａｎｔＣＡＲＥ在线网站进行顺式元件作用分析［２１］㊂１．１㊀光响应曲线测定在杨树不同Ｋ＋浓度处理１５ｄ时，于０９：００ １２：００，使用便携式光合仪ＬＩ－６４００ＸＴ（ＬＩ－ＣＯＲ，美国）采用自动可调人工光源，分别测定自然ＣＯ２摩尔分数（３８０μｍｏｌ㊃ｍｏｌ－１）下，光合有效辐射为０㊁２０㊁５０㊁１００㊁２００㊁４００㊁６００㊁８００㊁１０００㊁１２００㊁１４００㊁１６００㊁１８００μｍｏｌ／（ｍ２㊃ｓ）时杨树叶的光强－光合响应曲线㊂利用光合响应曲线分析计算光饱和时最大２㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷净光合速率（Ｐｎｍａｘ）㊁暗呼吸速率（Ｒｄ）㊂１．２㊀根叶ＲＮＡ提取与反转录采集不同Ｋ＋浓度处理后１㊁５㊁１５ｄ时的叶㊁根样品，采用ＯｍｅｇａＲＮＡ提取试剂盒提取根叶的ＲＮＡ㊂采用ＥａｓｙＳｃｒｉｐｔＯｎｅ－ＳｔｅｐｇＤＮＡＲｅｍｏｖａｌａｎｄｃＤＮＡＳｙｎｔｈｅｓｉｓＳｕｐｅｒＭｉｘ试剂盒反转录ＲＮＡ获得ｃＤＮＡ用于ｑＲＴ－ＰＣＲ㊂１．３㊀荧光定量分析使用软件ＰｒｉｍｅｒＰｒｉｍｅｒ５对杨树ＰＴＨＡＫｓ基因进行ｃＤＮＡ特异性引物设计，设计扩增产物长度１５０ ２５０ｂｐ，退火温度Ｔｍ值为５５ħ，引物信息如表１㊂以Ａｃｔｉｎ为内参基因，２ˑＳｙｂｒＧｒｅｅｎｑＰＣＲＭｉｘ荧光定量试剂进行荧光定量试验㊂ｑＲＴ－ＰＣＲ反应体系２５μＬ，包括２ˑＳｙｂｒＧｒｅｅｎｑＰＣＲＭｉｘ１２．５μＬ㊁ｃＤ⁃ＮＡ模板１．０μＬ㊁正反向引物各０．５μＬ㊁双蒸水１０．５μＬ㊂ＰＣＲ程序：９４ħ预变性２ｍｉｎ㊁９０ħ变性２０ｓ㊁５５ħ退火２０ｓ㊁７２ħ延伸３０ｓ㊁４０个循环㊂使用２－ΔΔＣｔ法［２２］计算ＰＴＨＡＫｓ相对表达量㊂表１㊀ＰＴＨＡＫｓ实时荧光定量引物信息基因引物序列（５ －３ ）基因引物序列（５ －３ ）ＰＴＨＡＫ１－ＦＧＡＡＣＴＴＣＴＣＣＧＣＴＴＴＡＣＧＴＡＴＡＴＧＣＰＴＨＡＫ１１－ＦＣＴＧＣＣＧＡＣＡＣＴＣＣＡＧＡＡＴＧＧＰＴＨＡＫ１－ＲＴＴＡＡＧＣＡＴＡＧＧＣＡＣＣＡＧＣＡＣＡＡＴＰＴＨＡＫ１１－ＲＡＡＡＣＡＡＣＡＣＧＣＧＡＡＣＴＡＣＧＡＴＧＰＴＨＡＫ２－ＦＴＴＴＣＡＡＡＧＣＤＴＴＧＧＡＧＴＡＣＴＴＴＡＴＧＰＴＨＡＫ１２－ＦＡＣＣＡＣＣＧＣＣＴＡＣＴＡＣＴＡＣＣＡＣＴＡＣＴＰＴＨＡＫ２－ＲＴＧＧＧＣＡＣＧＡＧＣＡＣＴＡＴＧＧＴＡＴＰＴＨＡＫ１２－ＲＡＣＡＡＧＣＣＣＴＣＣＧＡＡＧＡＣＡＡＣＴＰＴＨＡＫ３－ＦＧＴＡＧＴＧＡＴＧＴＡＧＴＣＧＴＧＣＴＴＧＴＴＧＣＴＰＴＨＡＫ１３－ＦＧＴＴＣＣＡＧＧＡＡＴＣＧＧＡＣＴＧＣＴＧＰＴＨＡＫ３－ＲＣＡＡＡＧＡＧＣＣＡＡＣＴＡＡＣＣＣＴＡＴＣＣＡＣＰＴＨＡＫ１３－ＲＡＧＴＣＣＴＴＣＧＧＡＣＡＡＡＣＴＣＴＡＣＧＧＰＴＨＡＫ４－ＦＧＣＡＣＧＧＣＧＧＴＧＧＡＴＴＡＧＡＡＴＰＴＨＡＫ１４－ＦＣＣＡＡＡＴＣＡＡＣＡＡＧＣＣＡＣＡＧＡＴＧＰＴＨＡＫ４－ＲＣＡＴＣＧＡＡＧＧＡＧＴＣＧＡＴＧＡＧＧＧＰＴＨＡＫ１４－ＲＣＣＡＡＴＴＧＣＣＡＴＡＣＡＣＧＴＣＣＣＰＴＨＡＫ５－ＦＧＴＣＴＴＣＣＴＣＡＴＴＧＣＴＡＡＣＴＴＡＧＣＴＧＣＰＴＨＡＫ１５－ＦＧＧＴＧＣＡＡＧＧＧＡＴＧＡＧＡＴＧＧＡＧＡＰＴＨＡＫ５－ＲＧＡＧＣＡＧＡＣＡＡＡＣＡＣＣＡＡＧＣＡＡＡＣＴＡＰＴＨＡＫ１５－ＲＣＡＡＣＴＣＴＧＡＧＧＴＧＣＣＴＧＣＴＧＡＣＴＰＴＨＡＫ６－ＦＴＣＴＧＡＴＣＣＡＧＧＣＡＡＡＧＧＡＡＧＣＡＰＴＨＡＫ１６－ＦＣＡＣＴＣＡＡＴＣＣＡＧＣＣＴＡＣＡＴＣＴＡＴＴＴＣＰＴＨＡＫ６－ＲＣＡＡＴＴＣＴＴＣＣＧＡＡＧＡＡＡＴＧＡＡＴＡＣＣＣＰＴＨＡＫ１６－ＲＣＴＧＴＡＡＴＧＣＡＣＡＧＡＡＣＧＣＡＡＣＣＰＴＨＡＫ７－ＦＣＴＴＧＴＣＣＴＴＧＴＴＧＧＣＡＣＴＴＧＴＡＴＧＰＴＨＡＫ１７－ＦＴＧＡＴＴＧＧＡＣＧＡＡＡＴＧＣＴＣＣＴＧＴＰＴＨＡＫ７－ＲＴＧＣＡＡＣＡＡＣＴＡＴＧＡＣＴＡＣＡＴＣＧＣＴＡＣＴＰＴＨＡＫ１７－ＲＣＧＡＡＣＴＧＴＴＡＡＡＴＧＣＧＡＣＴＧＡＣＣＰＴＨＡＫ８－ＦＡＴＡＡＣＡＧＧＧＡＣＧＧＡＡＧＣＣＣＴＣＴＰＴＨＡＫ１８－ＦＧＧＧＡＴＧＧＴＧＴＣＣＴＣＡＣＴＣＣＴＴＰＴＨＡＫ８－ＲＧＣＴＧＡＣＡＧＡＡＧＧＣＡＣＧＧＡＡＡＴＡＣＰＴＨＡＫ１８－ＲＣＣＡＡＡＣＧＡＴＧＣＴＡＴＣＴＴＧＧＧＴＰＴＨＡＫ９－ＦＧＡＴＡＡＴＧＧＣＧＡＡＧＧＡＧＧＧＡＴＴＴＰＴＨＡＫ１９－ＦＧＡＴＴＧＡＴＧＣＣＡＧＧＧＡＡＡＧＴＧＧＰＴＨＡＫ９－ＲＴＧＧＡＡＡＴＴＧＣＡＧＧＣＧＴＧＡＡＧＰＴＨＡＫ１９－ＲＧＴＴＣＡＡＴＧＣＣＡＣＴＧＧＡＧＧＴＴＣＴＰＴＨＡＫ１０－ＦＣＧＧＡＧＧＴＧＡＡＣＴＧＧＡＴＧＴＡＧＡＴＧＧＰＴＨＡＫ２０－ＦＣＴＧＡＴＧＡＴＧＡＧＴＣＣＧＴＡＡＣＣＣＴＣＰＴＨＡＫ１０－ＲＧＣＣＡＧＧＣＡＡＧＡＡＧＡＣＡＡＧＴＡＧＡＧＣＰＴＨＡＫ２０－ＲＧＣＴＴＧＡＡＣＡＴＧＣＧＡＧＴＧＴＣＣＴＡＡＣＴ－ＦＣＧＧＴＧＴＧＡＴＧＧＴＴＧＧＴＡＴＡＣＴ－ＲＡＴＣＡＴＣＣＣＡＡＴＴＧＣＴＡＡＣＡ２㊀结果与分析２．１㊀杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族通过对毛果杨基因组的筛选与鉴定，共获得２０个ＰＴＨＡＫ家族成员，根据基因在染色体上的位置信息依次命名为ＰＴＨＡＫ１ ＰＴＨＡＫ２０㊂蛋白基本理化性质分析结果表明（表２）：ＰＴＨＡＫｓ长度介于６１０ ８６０个氨基酸，蛋白分子质量介于６７０６５．８８ ９５４４２．９８ｕ，平均分子质量为８６４２４．９８ｕ㊂等电点介于５．３０ ９．１６，７５％成员的等电点处于碱性区间，表明大部分ＰＴＨＡＫ蛋白含碱性氨基酸数量多㊂不稳定系数介于３２．５９ ４５．４９，其中１４个ＰＴＨＡＫｓ成员为稳定性蛋白，６个成员为不稳定性蛋白㊂所有ＰＴＨＡＫｓ蛋白成员都属于疏水性蛋白㊂根据亚细胞定位预测结果显示，ＰＴＨＡＫｓ主要位于细胞质膜上，这和ＰＴＨＡＫｓ负责钾元素转运的作用密切相关㊂２．２㊀杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ蛋白序列系统进化树将１３个拟南芥ＡｔＨＡＫｓ㊁２０个杨树ＰＴＨＡＫｓ成员蛋白序列进行多重序列比对和系统进化树构建㊂结果（图１）显示杨树２０个ＨＡＫｓ家族成员被分为５个亚家族，其中ＰＴＨＡＫ１㊁ＰＴＨＡＫ２㊁ＰＴＨＡＫ１８属于第Ⅰ家族，ＰＴＨＡＫ１７㊁ＰＴＨＡＫ１９㊁ＰＴＨＡＫ２０㊁ＰＴＨＡＫ１５分属于第Ⅱ亚家族，ＰＴＨＡＫ８㊁ＰＴＨＡＫ３㊁ＰＴＨＡＫ７分属第Ⅲ亚家族，ＰＴＨＡＫ１２㊁ＰＴＨＡＫ１０㊁ＰＴＨＡＫ１１等６个成员分属第Ⅳ亚家族，其余４个成员分属第Ⅴ亚族㊂２．３㊀杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族染色体定位及共线性杨树ＰＴＨＡＫｓ基因家族成员的染色体定位结果（图２）表明：２０个ＰＴＨＡＫｓ基因成员不均匀分布在１㊁２㊁３㊁５号等１０条毛果杨染色体上㊂其中：５号染色体上分布最多，有５个成员；３号染色体有４个成员；８㊁１０号染色体上均有２个ＰＴＨＡＫｓ成员；２㊁５㊁９㊁３第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安伟，等：杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族鉴定及钾肥处理对杨树生长的影响１２㊁１４㊁１５㊁１９号染色体均只有１个ＰＴＨＡＫ成员㊂利用簸箕柳和杨树进一步分析种间共线性关系（图３），杨树与簸箕柳构成２０对共线性关系，分别位于１㊁２㊁３㊁８㊁９㊁１０㊁１２㊁１４㊁１５㊁１９号染色体上㊂图１㊀拟南芥和杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族系统进化树２．４㊀杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族基因结构与保守基序根据基因结构分析（图４）：ＰＴＨＡＫｓ外显子数７ １０个不等，以８个居多㊂其中第Ⅳ㊁Ⅱ亚家族ＰＴＨＡＫ１１和ＰＴＨＡＫ１９具有９个外显子，ＰＴＨＡＫ１５和ＰＴＨＡＫ２０具有７个外显子；第Ⅴ亚家族ＰＴＨＡＫ５具有１０个外显子，ＰＴＨＡＫ４㊁ＰＴＨＡＫ１６㊁ＰＴＨＡＫ１３具有９个外显子㊂使用ＭＥＭＥ对ＰＴＨＡＫｓ家族保守基序分析（图５），获得１５种基序（ｍｏｔｉｆ），命名为ｍｏｔｉｆ１ ｍｏｔｉｆ１５㊂其中ＰＴＨＡＫ１２无ｍｏｔｉｆ１４㊁ｍｏｔｉｆ１５，ＰＴＨＡＫ１１无ｍｏ⁃ｔｉｆ１４，ＰＴＨＡＫ１９无ｍｏｔｉｆ１３；ＰＴＨＡＫ４无ｍｏｔｉｆ１３㊁ｍｏ⁃ｔｉｆ１，ＰＴＨＡＫ１３无ｍｏｔｉｆ１４㊁ｍｏｔｉｆ７㊁ｍｏｔｉｆ１５㊁ｍｏｔｉｆ１２㊁ｍｏｔｉｆ１１，ＰＴＨＡＫ２无ｍｏｔｉｆ１２㊁ｍｏｔｉｆ１１，其余成员均有１５种基序㊂图２㊀杨树ＰＴＨＡＫｓ基因家族染色体分布灰色区域是毛果杨与簸箕柳基因组间共线性，红色区域代表ＨＡＫｓ基因位置㊂图３㊀毛果杨与簸箕柳共线性表２㊀杨树ＰＴＨＡＫｓ成员理化性质基因ＩＤ基因名称所在染色体位置长度分子质量／ｕ等电点不稳定系数亲水性亚细胞定位Ｐｏｔｒｉ．００１Ｇ０４５２００．１ＰＴＨＡＫ１Ｃｈｒ０１：３２７８９６８３２８４０００（＋）８２１．００９１８４６．６０８．５９３２．５９０．１８质膜Ｐｏｔｒｉ．００１Ｇ０６９７９９．１ＰＴＨＡＫ２Ｃｈｒ０１：５２６４４９６５２７２１６５（＋）６８９．００７７２６９．３８８．４２３３．５００．３３质膜Ｐｏｔｒｉ．００１Ｇ１２３７００．１ＰＴＨＡＫ３Ｃｈｒ０１：１０１６１６９５１０１６７９７０（－）７９１．００８８１７３．１０７．８８３７．９００．３５质膜Ｐｏｔｒｉ．００１Ｇ２０５５００．４ＰＴＨＡＫ４Ｃｈｒ０１：２０９１４９３３２０９２２９３７（－）７７５．００８６１３６．７８５．３０３８．６８０．２１质膜Ｐｏｔｒｉ．００１Ｇ２０５５００．１ＰＴＨＡＫ５Ｃｈｒ０１：２０９１４８６５２０９２２９６７（－）８６０．００９５４４２．９８５．５６３８．４４０．２９质膜Ｐｏｔｒｉ．００２Ｇ２３７５００．３ＰＴＨＡＫ６Ｃｈｒ０２：２２９９６８８８２３００２５７５（－）８３３．００９２７３１．４４９．０６４３．７８０．５１质膜Ｐｏｔｒｉ．００３Ｇ１０９７００．１ＰＴＨＡＫ７Ｃｈｒ０３：１３２１０４９６１３２１７００１（＋）７９８．００８９６６９．６８８．６４３６．４００．３１质膜４㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷续（表２）基因ＩＤ基因名称所在染色体位置长度分子质量／ｕ等电点不稳定系数亲水性亚细胞定位Ｐｏｔｒｉ．００３Ｇ１０９８００．３ＰＴＨＡＫ８Ｃｈｒ０３：１３２１９７３６１３２２４４２４（＋）７９０．００８８３０２．１４６．８５３５．２９０．３９质膜Ｐｏｔｒｉ．００３Ｇ１３３９００．１ＰＴＨＡＫ９Ｃｈｒ０３：１５１９８５８３１５２０４５０１（－）７７６．００８７２０３．２８９．１６４４．４２０．３９质膜Ｐｏｔｒｉ．００３Ｇ１４８２００．１ＰＴＨＡＫ１０Ｃｈｒ０３：１６２１５２８９１６２２０６８１（－）７４６．００８３１８８．３１８．４６３６．０７０．４３质膜Ｐｏｔｒｉ．００５Ｇ０９５９００．１ＰＴＨＡＫ１１Ｃｈｒ０５：６７６９３０７６７７９６４７（＋）７２３．００８０１１８．１５８．１３４０．３７０．５５质膜Ｐｏｔｒｉ．００８Ｇ１４０８００．１ＰＴＨＡＫ１２Ｃｈｒ０８：９４９９２０４９５０４８８０（－）７６０．００８３８８２．７８７．８９４５．４９０．３３质膜Ｐｏｔｒｉ．００８Ｇ１４７３００．３ＰＴＨＡＫ１３Ｃｈｒ０８：１００３５５７０１００４１５４８（＋）６１０．００６７０６５．８８７．５２３２．８００．５７质膜Ｐｏｔｒｉ．００９Ｇ０７３５００．１ＰＴＨＡＫ１４Ｃｈｒ０９：７１９７７１６７２０３１５８（＋）７６１．００８４５５７．０５８．２９３３．９８０．４１质膜Ｐｏｔｒｉ．０１０Ｇ０９４３００．１ＰＴＨＡＫ１５Ｃｈｒ１０：１１８３７００９１１８４２９０２（－）７８０．００８７４７３．５５８．３１３６．０２０．３４质膜Ｐｏｔｒｉ．０１０Ｇ０９４４００．１ＰＴＨＡＫ１６Ｃｈｒ１０：１１８４７３６９１１８５３８０５（－）８４７．００９３６１２．９９５．９５４１．７３０．３５质膜Ｐｏｔｒｉ．０１２Ｇ０４３５０１．１ＰＴＨＡＫ１７Ｃｈｒ１２：３８９８７６８３９１５１０１（－）７８９．００８８３９５．７２８．３１３９．４８０．２５质膜Ｐｏｔｒｉ．０１４Ｇ１３２５００．１ＰＴＨＡＫ１８Ｃｈｒ１４：８８５９０８７８８６４６４０（＋）７７４．００８６８０２．３２８．４１３２．９１０．２０质膜Ｐｏｔｒｉ．０１５Ｇ０３４２００．１ＰＴＨＡＫ１９Ｃｈｒ１５：２８２１９４６２８２７８９３（－）７９０．００８８７８４．４８８．６０３７．０３０．２６质膜Ｐｏｔｒｉ．０１９Ｇ０５６５００．１０ＰＴＨＡＫ２０Ｃｈｒ１９：９５１９１７３９５２６６８２（－）７９３．００８７８４３．３２６．７３４０．３５０．３９质膜图４㊀ＰＴＨＡＫｓ基因结构２．５杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族顺式作用元件获取杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族启动子上游２０００ｂｐ区域，分析启动子区域发现杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族均存在ＴＡＴＡ－ｂｏｘ㊁ＣＡＡＴ－ｂｏｘ㊁厌氧诱导㊁光信号响应的顺式元件㊂此外，８０％的成员包含赤霉素响应元件，７０％的成员有脱落酸响应元件，７５％的成员包含干旱诱导的ＭＹＢ结合元件，４５％的成员包含生长素响应等元件（图６）㊂２．６㊀杨树植株高生长测定为了探究Ｋ＋对杨树生长的影响，使用不同钾素浓度处理西北杨２号无性系，测定植株高生长状况㊂表３中记录了在０．１㊁０．５㊁１．０㊁３．０ｍｍｏｌ／ＬＫＣｌ处理下杨树的净生长数据，４个浓度钾素处理下树高生长斜率分别是２．０４㊁２．８２㊁３．０３㊁２．９１，表明Ｋ＋是影响杨树生长的限制因素㊂缺钾（０．１ｍｍｏｌ／ＬＫＣｌ）条件下，杨树的生长显著低于正常和高钾处理，表明钾素合理施用能够有效提高杨树的高生长㊂图５㊀ＰＴＨＡＫｓ保守基序表３㊀不同钾素浓度时杨树净生长值检测次数杨树净生长值／ｃｍ０．１ｍｍｏｌ／ＬＫＣｌ０．５ｍｍｏｌ／ＬＫＣｌ１．０ｍｍｏｌ／ＬＫＣｌ３．０ｍｍｏｌ／ＬＫＣｌ１０㊀㊀㊀㊀０㊀㊀㊀㊀０㊀㊀㊀㊀０㊀㊀㊀㊀２（２．８３ʃ０．３１）Ｂｅ（２．８８ʃ１．３３）Ｂｅ（６．２０ʃ２．４４）Ａｅ（４．５３ʃ０．７０）ＡＢｆ３（４．５７ʃ０．６７）Ａｄｅ（６．００ʃ２．３５）ＡＢｄ（９．００ʃ３．３０）Ａｄｅ（７．４０ʃ１．２５）ＡＢｅ４（６．４７ʃ０．９６）Ａｄ（７．６５ʃ１．４４）ＡＢｄ（１１．３７ʃ３．９３）Ａｃｄｅ（９．１０ʃ１．００）ＡＢｅ５（７．７０ʃ０．７９）Ｂｃｄ（１０．５０ʃ１．９４）ＡＢｃ（１４．０３ʃ３．４５）Ａｃｄ（１２．０３ʃ１．２７）Ａｄ６（１０．５７ʃ１．５９）Ｂｂｃ（１３．７３ʃ１．５０）ＡＢｃ（１６．７３ʃ２．６６）Ａｂｃ（１４．８７ʃ１．５０）Ａｃ７（１２．６７ʃ２．４９）Ｂａｂ（１７．１７ʃ１．４２）Ａｂ（２０．２７ʃ２．９５）Ａａｂ（１８．４７ʃ２．００）Ａｂ８（１４．７３ʃ３．５０）Ｂａ（１９．９３ʃ０．２２）Ａａ（２２．６０ʃ２．１８）Ａａ（２１．３０ʃ１．５１）Ａａ斜率ｋ值２．０４２．８２３．０３２．９１㊀㊀注：表中记录８次测定数据，每５ｄ测定１次，第１次净生长计为０；数据为平均值ʃ标准差（ｎ＝３）；试验为３次重复取平均值结果；同行不同大写字母表示同一时间不同钾素处理差异显著（Ｐ＜０．０５）；同列不同小写字母表示同一钾素处理不同时间差异显著（Ｐ＜０．０５）㊂２．７㊀光响应曲线由图７可知４个不同钾素浓度处理下，净光合速率随光合有效辐射增加的变化趋势是相似的，在５第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安伟，等：杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族鉴定及钾肥处理对杨树生长的影响光合有效辐射（ＲＰＡ）为０ １０００μｍｏｌ／（ｍ２㊃ｓ），净光合速率（Ｐｎ）随ＲＰＡ增加而快速增加，在１０００μｍｏｌ／（ｍ２㊃ｓ）以上，净光合速率增长趋于平缓㊂１．０和３．０ｍｍｏｌ／ＬＫＣｌ处理下，净光合速率最大值高于其他处理，说明不同Ｋ＋浓度处理对植物的光合作用有重大影响㊂图６㊀ＰＴＨＡＫｓ成员启动子区顺式元件种类２．８㊀ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因相对表达通过对杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族表达模式分析（图８）发现，在叶片中ＰＴＨＡＫ３㊁ＰＴＨＡＫ１５在所有钾浓度处理中都有相对较高的表达丰度㊂ＰＴＨＡＫ１０㊁ＰＴＨＡＫ１３㊁ＰＴＨＡＫ１９在低钾（０．１㊁０．５ｍｍｏｌ／ＬＫＣｌ）处理下出现相对较高表达情况㊂ＰＴＨＡＫ５㊁ＰＴＨＡＫ６㊁ＰＴＨＡＫ７则是在高浓度钾（１．０㊁３．０ｍｍｏｌ／ＬＫＣｌ）处理中有相对较高丰度表达㊂在根系组织中ＰＴＨＡＫ３㊁ＰＴＨＡＫ６㊁ＰＴＨＡＫ１５在所有钾浓度中均有较高的表达丰度㊂ＰＴＨＡＫ３㊁ＰＴＨＡＫ５㊁ＰＴＨＡＫ７㊁ＰＴＨＡＫ１３㊁ＰＴＨＡＫ１９等成员在低钾胁迫下相对表达量最高㊂ＰＴＨＡＫ６㊁ＰＴＨＡＫ５㊁ＰＴＨＡＫ７㊁ＰＴＨＡＫ１２㊁ＰＴＨＡＫ１５则是在高浓度钾（１．０㊁３．０ｍｍｏｌ／ＬＫＣｌ）处理中存在较高丰度表达㊂以上结果表明不同ＰＴＨＡＫｓ家族成员在叶片和根系中的响应存在表达特异性㊂图７㊀杨树４种钾浓度处理光响应特征６㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷图８㊀杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ家族成员不同钾素浓度处理下表达模式３　讨论与结论杨树生长速度快，材积产出高，抗逆性较强是我国重要的防护林和工业用材林㊂培育大径级杨树是目前我国杨树生产的重要目标㊂钾元素是植物生长发育过程中必不可少的矿质元素，能够促进植物基础生理代谢，促进光合作用，增强植物逆境抗性等，对杨树大径级材生产起着关键作用㊂开展杨树钾响应以及钾转运调控研究对今后杨树开展丰产栽培㊁杨树遗传改良具有重要意义㊂本研究从毛果杨全基因组数据为基础，利用生物信息学方法对杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ家族进行了全基因组学鉴定与生物信息学分析，同时以国审新品种西北杨２号为材料分析了杨树对钾素的生长响应㊂研究在毛果杨全基因组中鉴定出来２０个ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ家族成员㊂预测分析其理化性质发现，ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因蛋白序列长度在６１０ ８６０个氨基酸，平均蛋白序列长度为７７５个氨基酸；等电点在５．３０ ９．１６，７５％成员都属于碱性蛋白；亲水性显示该家族成员都为疏水性蛋白；预测亚细胞定位集中在细胞质膜上，研究结果印证家族基因钾转运蛋白基本特征㊂构建拟南芥和杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族的系统进化树，通过分析可知和拟南芥不同，杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族可分为５个亚家族，这与多数ＨＡＫ家族被划分为５个系统进化簇类似㊂基因结构及ｍｏｔｉｆ的分析表明，ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因进化过程相对保守，几乎所有成员都包含ｍｏｔｉｆ１－ｍｏ⁃ｔｉｆ１５，这与前人的研究结果一致［２３］㊂顺式作用元件分析结果显示，ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族成员含有许多与激素㊁逆境胁迫的响应元件，表明其还可能受到环境胁迫以及植物激素的调控与响应［２４］㊂设置了０．１㊁０．５㊁１．０㊁３．０ｍｍｏｌ／Ｌ４个钾肥（ＫＣｌ）施用浓度处理来分析杨树的生长情况㊂在对杨树扦插苗净生长测定分析发现，低钾浓度处理显著抑制了杨树无性苗的高生长，说明钾元素直接影响杨树的高生长；同时对不同钾素浓度处理的杨树进行了光响应测定，分析可知在正常（１．０ｍｍｏｌ／Ｌ）和高钾（３．０ｍｍｏｌ／Ｌ）处理下，净光合速率最大值均高于低钾处理，说明不同Ｋ＋浓度处理对杨树的光合作用有重大影响，而提高光合速率是实现杨树大径材培育的重要方式㊂使用实时荧光定量技术检测部分ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ家族基因在杨树根和叶中的表达情况㊂研究表明在低钾胁迫下ＰＴＨＡＫ１０㊁ＰＴＨＡＫ１３㊁ＰＴＨＡＫ１５等成员在叶片中有较高表达；ＰＴＨＡＫ５㊁ＰＴＨＡＫ６㊁ＰＴＨＡＫ７等成员在根系中有较高表达㊂在拟南芥的研究发现，缺钾可以诱导ＡｔＨＡＫ５的表达，在钾离子浓度小于５０μｍｏｌ㊃Ｌ－１时ＡｔＨＡＫ５突变体种子萌发缓慢，根生长受抑制，钾离子吸收能力降低［２５］㊂另外在拟南芥中发现ＡｔＫＵＰ４在根尖表达，通过改变生长素运输来影响根尖的生长［２６］㊂同样在水稻中ＯｓＨＡＫ５受缺钾和干旱胁迫诱导［２７］㊂马铃薯在低钾胁迫下，多数ＨＡＫ基因表达量呈上调［２８］，表明马铃薯ＨＡＫ基因具有低钾响应特征，可能和低钾环境下７第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安伟，等：杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族鉴定及钾肥处理对杨树生长的影响钾素高效转运相关㊂杨树中多个低钾高表达基因可能在杨树低钾条件下钾素的高效转运相关㊂另外，本研究中使用不同浓度ＫＣｌ溶液进行钾元素含量的控制，不能忽略的是随着Ｋ＋浓度的改变，Ｃｌ－浓度也随之变化㊂氯作为植物生长必须的营养元素，Ｃｌ－也是细胞维持渗透压的主要离子，对细胞延长，维持细胞液缓冲体系㊁水分平衡㊁提高植物抗旱性具有重要意义［２９］，而具体Ｃｌ－的作用还有待今后深入探讨㊂本研究在毛果杨全基因组中鉴定出２０个ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ家族成员㊂随后对家族成员进行理化性质与亚细胞定位预测分析，构建系统进化树，开展了顺式作用元件分析，最后对４个Ｋ＋浓度处理杨树扦插苗的净生长与组织基因表达进行分析㊂研究为更好地了解杨树ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰ基因家族的功能提供了前期基础，同时也为研究和选育高效钾吸收的杨树品种提供了参考信息㊂参㊀考㊀文㊀献［１］㊀ＷＡＮＧＹ，ＷＵＷＨ．ＰｌａｎｔｓｅｎｓｉｎｇａｎｄｓｉｇｎａｌｉｎｇｉｎｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏＫ＋ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ［Ｊ］．ＭｏｌｅｃｕｌａｒＰｌａｎｔ，２０１０，３（２）：２８０－２８７．［２］㊀ＷＡＮＧＹ，ＷＵＷＨ．Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｏｔａｓｓｉｕｍｔｒａｎｓｐｏｒｔａｎｄｓｉｇｎａ⁃ｌｉｎｇｉｎｐｌａｎｔｓ［Ｊ］．ＣｕｒｒｅｎｔＯｐｉｎｉｏｎｉｎＰｌａｎｔＢｉｏｌｏｇｙ，２０１７，３９：１２３－１２８．ｄｏｉ：１０．１０１６／ｊ．ｐｂｉ．２０１７．０６．００６．［３］㊀柴薇薇，王文颖，崔彦农，等．植物钾转运蛋白ＫＵＰ／ＨＡＫ／ＫＴ家族研究进展［Ｊ］．植物生理学报，２０１９，５５（１２）：１７４７－１７６１．［４］㊀谭志新，谢留伟，李洪戈，等．基于ＡＨＰ－隶属函数法的棉花子叶期耐低钾能力鉴定［Ｊ／ＯＬ］．作物学报．［２０２３－０７－２４］．ｈｔ⁃ｔｐ：／／ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１１．１８０９．Ｓ．２０２３０７２１．１７２３．００６．ｈｔｍｌ．［５］㊀ＷＡＮＧＹ，ＷＵＷＨ．Ｐｏｔａｓｓｉｕｍｔｒａｎｓｐｏｒｔａｎｄｓｉｇｎａｌｉｎｇｉｎｈｉｇｈｅｒｐｌａｎｔｓ［Ｊ］．ＡｎｎｕａｌＲｅｖｉｅｗｏｆＰｌａｎｔＢｉｏｌｏｇｙ，２０１３，６４：４５１－４７６．ｄｏｉ：１０．１１４６／ａｎｎｕｒｅｖ－ａｒｐｌａｎｔ－０５０３１２－１２０１５．［６］㊀吴胜男，杨媛，李英壮，等．小麦ＫＵＰ／ＨＡＫ／ＫＴ基因家族的全基因组鉴定㊁系统进化和表达模式分析［Ｊ］．西北农业学报，２０２１，３０（３）：３５１－３６４．［７］㊀ＱＵＩＮＴＥＲＯＦＪ，ＢＬＡＴＴＭＲ．ＡｎｅｗｆａｍｉｌｙｏｆＫ＋ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒｓｆｒｏｍＡｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｔｈａｔａｒｅｃｏｎｓｅｒｖｅｄａｃｒｏｓｓｐｈｙｌａ［Ｊ］．ＦＥＢＳＬｅｔ⁃ｔｅｒｓ，２０１３，４１５（２）：２０６－２１１．［８］㊀ＹＡＮＧＺＦ，ＧＡＯＱＳ，ＳＵＮＣＳ，ｅｔａｌ．ＭｏｌｅｃｕｌａｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅｏｆＨＡＫｐｏｔａｓｓｉｕｍｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｉｎｒｉｃｅ（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｎｅｔｉｃｓａｎｄＧｅｎｏｍｉｃｓ，２００９，３６（３）：１６１－１７２．［９］㊀ＬＩＡＮＧＭＸ，ＧＡＯＹＣ，ＭＡＯＴＴ，ｅｔａｌ．ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒｆａｍｉｌｙｇｅｎｅｓｉｎｗｉｌｌｏｗｕｎ⁃ｄｅｒｐｏｔａｓｓｉｕｍｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｄｒｏｕｇｈｔ，ａｎｄｓａｌｔｓｔｒｅｓｓｅｓ［Ｊ］．ＢｉｏＭｅ⁃ｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２０２０：１－１２．ｄｏｉ：１０．１１５５／２０２０／２６９０７６０．［１０］㊀ＺＨＡＮＧＺＢ，ＺＨＡＮＧＪＷ，ＣＨＥＮＹＪ，ｅｔａｌ．Ｇｅｎｏｍｅ⁃ｗｉｄｅａ⁃ｎａｌｙｓｉｓａｎｄｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＨＡＫｐｏｔａｓｓｉｕｍｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒｇｅｎｅｆａｍｉ⁃ｌｙｉｎｍａｉｚｅ（ＺｅａｍａｙｓＬ．）［Ｊ］．ＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｉｏｌｏｇｙＲｅｐｏｒｔｓ，２０１２，３９（８）：８４６５－８４７３．［１１］㊀ＨＹＵＮＴＫ，ＹＥＯＮＧＧＩＬＲ，ＥＫＹＵＮＥＫ，ｅｔａｌ．Ｇｅｎｏｍｅ⁃ｗｉｄｅａｎｄｍｏｌｅｃｕｌａｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｎａｌｙｓｅｓｏｆｔｈｅＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰｆａｍｉｌｙｉｎｔｏｍａｔｏ（ＳｏｌａｎｕｍｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍＬ．）［Ｊ］．ＧｅｎｅｓＧｅｎｏｍｉｃｓ，２０１４，３６（３）：３６５－３７４．［１２］㊀ＹＡＮＧＴＹ，ＬＵＸ，ＷＡＮＧＹ，ｅｔａｌ．ＨＡＫ／ＫＵＰ／ＫＴｆａｍｉｌｙｐｏ⁃ｔａｓｓｉｕｍｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒｇｅｎｅｓａｒｅｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｐｏｔａｓｓｉｕｍｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｓｔｒｅｓｓｒｅｓｐｏｎｓｅｓｉｎｔｅａｐｌａｎｔｓ（ＣａｍｅｌｌｉａｓｉｎｅｎｓｉｓＬ．）：ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌａｎａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．ＢＭＣＧｅｎｏｍｉｃｓ，２０２０，２１（１）：１－１８．ｄｏｉ：１０．１１８６／ｓ１２８６４－０２０－０６９４８－６．［１３］㊀ＮＩＥＶＥＳＣＭ，ＣＨＡＶＡＮＩＥＵＡ，ＪＥＡＮＧＵＥＮＩＮＬ，ｅｔａｌ．ＤｉｓｔｉｎｃｔａｍｉｎｏａｃｉｄｓｉｎｔｈｅＣ－ＬｉｎｋｅｒｄｏｍａｉｎｏｆｔｈｅＡｒａｂｉｄｏｐｓｉｓＫ＋ｃｈａｎ⁃ｎｅｌＫＡＴ２ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｉｔｓｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄａｃｔｉｖｉｔｙａｔｔｈｅｐｌａｓｍａｍｅｍｂｒａｎｅ［Ｊ］．ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，２０１４，１６４：１４１５－１４２９．ｄｏｉ：１０．１１０４／ｐｐ．１１３．２２９７５７．［１４］㊀ＭＡＮＵＥＬＮＣ，ＲＥＹＥＳＲ，ＡＬＡＩＮＣ，ｅｔａｌ．ＵｎｅｖｅｎＨＡＫ／ＫＵＰ／ＫＴｐｒｏｔｅｉｎｄｉｖｅｒｓｉｔｙａｍｏｎｇａｎｇｉｏｓｐｅｒｍｓ：ｓｐｅｃｉｅｓｄｉｓｔｒｉｂｕ⁃ｔｉｏｎａｎｄｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ［Ｊ］．ＦｒｏｎｔｉｅｒｓｉｎＰｌａｎｔＳｃｉｅｎｃｅ，２０１６，７：１２７－１３４．ｄｏｉ：１０．３３８９／ｆｐｌｓ．２０１６．００１２７．［１５］㊀ＡＮＮＥＡＶ，ＭＡＮＵＥＬＮＣ，ＭＥＲＩＥＭＤ，ｅｔａｌ．Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｉｏｌｏ⁃ｇｙｏｆＫ＋ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｃｒｏｓｓｔｈｅｐｌａｎｔｃｅｌｌｍｅｍｂｒａｎｅ：ｗｈａｔｄｏｗｅｌｅａｒｎｆｒｏｍｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎｐｌａｎｔｓｐｅｃｉｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，２０１４，１７１（９）：７４８－７６９．［１６］㊀段慧荣，周学辉，胡静，等．高等植物Ｋ＋吸收及转运的分子机制研究进展［Ｊ］．草业学报，２０１９，２８（９）：１７４－１９１．［１７］㊀ＬＩＷＨ，ＸＵＧＨ，ＡＢＤＥＬＡ，ｅｔａｌ．ＰｌａｎｔＨＡＫ／ＫＵＰ／ＫＴＫ＋ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒｓ：ｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＳｅｍｉｎａｒｓｉｎＣｅｌｌ＆Ｄｅ⁃ｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌＢｉｏｌｏｇｙ，２０１８，７４：１３３－１４１．ｄｏｉ：１０．１０１６／ｊ．ｓｅｍｃｄｂ．２０１７．０７．００９．［１８］㊀李学文，游西龙，王艳．钾离子转运载体ＨＡＫ／ＫＵＰ／ＫＴ家族参与植物耐盐性的研究进展［Ｊ］．植物科学学报，２０１９，３７（１）：１０１－１０８．［１９］㊀ＧＵＰＴＡＭ，ＱＩＵＸＨ，ＷＡＮＧＬ，ｅｔａｌ．ＫＴ㊁ＨＡＫ㊁ＫＵＰｐｏｔａｓｓｉ⁃ｕｍｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒｓｇｅｎｅｆａｍｉｌｙａｎｄｔｈｅｉｒｗｈｏｌｅ⁃ｌｉｆｅｃｙｃｌｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｐｒｏｆｉｌｅｉｎｒｉｃｅ（Ｏｒｙｚａｓａｔｉｖａ）［Ｊ］．ＭｏｌｅｃｕｌａｒＧｅｎｅｔｉｃｓＧｅｎｏｍｉｃｓ，２００８，２８０（５）：４３７－４５２．［２０］㊀ＪＩＮＲ，ＪＩＡＮＧＷ，ＹＡＮＭＸ，ｅｔａｌ．Ｇｅｎｏｍｅ⁃ｗｉｄｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａ⁃ｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆＨＡＫＫ＋ｔｒａｎｓｐｏｒｔｆａｍｉｌｙｉｎＩｐｏ⁃ｍｏｅａ［Ｊ］．Ｂｉｏｔｅｃｈ，２０２１，１１：１－１８．ｄｏｉ：１０．１００７／ｓ１３２０５－０２０－０２５５２－３．［２１］㊀梅玉琴，刘意，王崇，等．甘薯ＰＨＢ基因家族的全基因组鉴定和表达分析［Ｊ］．作物学报，２０２３，４９（６）：１７１５－１７２５．［２２］㊀ＭÄＳＥＲＰ，ＴＨＯＭＩＮＥＳ，ＳＣＨＲＯＥＤＥＲＪＩ，ｅｔａｌ．ＰｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｗｉｔｈｉｎｃａｔｉｏｎｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒｆａｍｉｌｉｅｓｏｆＡｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ［Ｊ］．ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，２００１，１２６（４）：１６４６－１６６７．［２３］㊀代书桃，朱灿灿，马小倩，等．谷子ＨＡＫ／ＫＵＰ／ＫＴ钾转运蛋白家族全基因组鉴定及其对低钾和高盐胁迫的响应［Ｊ］．作物学报，２０２３，４９（８）：２１０５－２１２１．［２４］㊀赵建荣，杨圆，秦改花，等．石榴ＨＡＫ／ＫＵＰ／ＫＴ家族基因鉴定及钾转运功能分析［Ｊ］．园艺学报，２０２２，４９（４）：７５８－７６８．［２５］㊀ＹＯＵＮＧＪＰ，ＭＡＲＫＵＳＧ，ＪＵＬＩＡＮＩ，ｅｔａｌ．Ｈｉｇｈ⁃ａｆｆｉｎｉｔｙＫ＋ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎＡｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ：ａｔｈａｋ５ａｎｄａｋｔ１ａｒｅｖｉｔａｌｆｏｒｓｅｅｄｌｉｎｇｅｓ⁃ｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔａｎｄｐｏｓｔｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｇｒｏｗｔｈｕｎｄｅｒｌｏｗ⁃ｐｏｔａｓｓｉｕｍｃｏｎ⁃ｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，２０１０，１５３（２）：８６３－８７５．［２６］㊀ＴＥＭＰＬＡＬＥＸＩＳＤ，ＴＳＩＴＳＥＫＩＡＮＤ，ＬＩＵＣ，ｅｔａｌ．ＰｏｔａｓｓｉｕｍｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒＴＲＨ１／ＫＵＰ４ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｓｔｏｄｉｓｔｉｎｃｔａｕｘｉｎ⁃ｍｅｄｉａｔｅｄｒｏｏｔｓｙｓｔｅｍａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓ［Ｊ］．ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，２０２１，１８８（２）：１０４３－１０６０．［２７］㊀杨天元．水稻高亲和钾离子转运蛋白基因ＯｓＨＡＫ５的功能研究［Ｄ］．南京：南京农业大学，２０１７．［２８］㊀许赛赛，张博，仲阳，等．马铃薯ＨＡＫ／ＫＵＰ／ＫＴ基因家族鉴定与表达分析［Ｊ］．分子植物育种，２０２１，１９（１２）：３８７８－３８８６．［２９］㊀ＲＡＶＥＮＪＡ．Ｃｈｌｏｒｉｄｅ：ｅｓｓｅｎｔｉａｌｍｉｃｒｏｎｕｔｒｉｅｎｔａｎｄｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ⁃ａｌｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＢｏｔａｎｙ，２０１７，６８（３）：３５９－３６７．８㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷。

生物大数据技术在林木遗传育种中的应用实例分享近年来，随着生物科技和信息技术的迅猛发展，生物大数据技术在各个领域的应用越来越广泛。

林木遗传育种作为农林领域的关键技术之一，也开始逐渐引入生物大数据技术来改进育种效率和品质。

本文将分享几个生物大数据技术在林木遗传育种中的应用实例。

首先，基因组测序技术在林木遗传育种中的应用不断取得突破。

基因组测序技术可以帮助研究人员获取林木物种的完整基因组信息，进而揭示其中的遗传变异和功能基因。

这项技术使得研究人员能够更好地了解林木物种的遗传特性，从而为辅助育种提供更准确的信息。

例如，在一项研究中，研究人员利用基因组测序技术对杉木进行了全基因组测序，鉴定了一批与杉木生长发育和抗病性相关的基因。

通过这些信息，研究人员能够有针对性地进行杉木的遗传改良，提高其抗逆性和木材品质。

其次，生物信息学技术在林木遗传育种中的应用也变得越来越重要。

生物信息学技术可以帮助研究人员对大量的生物数据进行分析和挖掘，从而发现隐藏在数据中的生物信息。

在林木遗传育种中，生物信息学技术可以通过对物种的基因组、基因表达和代谢组等大数据进行分析，快速识别出与性状相关的功能基因或信号通路。

例如，研究人员利用生物信息学技术分析了马尾松的基因表达谱，发现了一批与木质纤维发育相关的基因。

这些信息对于改良马尾松的纤维品质具有重要意义。

此外，机器学习技术也在林木遗传育种中发挥着关键作用。

机器学习技术可以通过对大规模的遗传数据进行分析和建模，帮助研究人员预测物种的表型特征和遗传背景。

在林木遗传育种中，机器学习技术可以通过分析大量的遗传标记数据，构建遗传模型，并利用这些模型预测物种的性状表现。

例如，研究人员运用机器学习技术分析了枫胶树的遗传标记数据，构建了一个能够准确预测枫胶树胶乳产量的模型。

这项研究结果为枫胶树遗传改良提供了有力的支持。

最后，基因编辑技术也能在林木遗传育种中发挥重要作用。

基因编辑技术可以准确地修改物种的遗传信息，帮助实现特定性状的增强或改变。

植物病毒载体系统的研究及应用作者：李成伟王来裴东丽王文静来源：《现代农业科技》2008年第15期摘要随着对植物病毒基因组结构的深入认识和病毒与植物之间相互作用分子机制的阐明，对植物病毒的遗传操作成为可能。

通过基因替代、插入融合、基因互补、抗原展示等方法构建的植物病毒载体系统在基础生物学研究领域和应用研究领域发挥着重大的作用。

对植物病毒系统载体构建策略及其应用进行综述，以期对研究者有所启发。

关键词植物病毒；载体构建；外源基因中图分类号 S188 文献标识码A文章编号1007-5739（2008）15-0132-04自1892年发现第1个植物病毒——烟草花叶病毒（tobacco mosaic virus，TMV）以来，目前世界植物病毒的种类已达909种。

科学家对植物病毒以及病毒和宿主之间的相互作用进行了深入地研究，对病毒基因组序列和调控机制的认识，使科学家在20世纪80年代初期提出利用植物病毒构建载体制作生物反应器，使外源蛋白、疫苗、药物等在植物体内的表达获得极大成功，现今已有多个植物表达载体系统构建成功。

随着模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）、水稻、苜蓿、杨树等植物基因组序列测定的完成和更多的正在进行的植物基因组测序计划的完成，科学家们正面对大量未知功能的基因信息，现代生物学研究已进入到后基因组时代，即进行生物信息学、结构和功能基因组学、蛋白质组学研究等。

如何研究如此多基因的功能是生物学家所面对的主要问题，转录后基因沉默（post-transcriptional gene silencing， PTGS）的发现，为研究特定基因的功能提供了一个方向。

尤其是携带有内源性功能基因cDNA的植物病毒载体引起宿主内源性基因沉默，因其高效率和操作简单等优点在研究植物功能基因组学的过程中发挥举足轻重的作用。

1植物病毒载体系统的构建载体的构建一般选择基因组为DNA的病毒，但自然界中的植物病毒多为RNA病毒，少有DNA病毒，并且DNA病毒复制过程的复杂性使这种病毒不适于构建植物病毒载体[1]。

573-581．[2]URUO T，YAMAGUCHI-SHINOZAKI K，URAO S，SHINOZAKI K.．An Arabidopsis MYB homolog is induced by dehydration stress and its gene product binds to the conserved MYB recognition sequence[J]．Plant Cell，1993，5(11)：1529-1539．[3]JUNG C，SEO JS，HAN SW，KOO YJ，KIM CH，SONG SI，NALLNL BH，CHOI YD，CHEONG JJ，Overexpression of AtMYB44 Enhances Stomatal Closure to Confer Abiotic Stress Tolerance in Transgenic Arabidopsis[J]．Plant Physiol，2008，146：623-635．[4] DAI XY，XU YY，MA QB，XU WY，Wang T，XUE YB，CHONG K．Overexpression of a R1R2R3MYB gene，OsMYB3R2，increases tolerance to freezing, drought, and salt stress in transgenic Arabidopsis[J]．Plant Physiol，2007，143：1739-1751．[5] PAZ-ARES J，GHOSAL D，WIENAND U，et al．The regulatory c1 locus of Zea mays encodes a protein with homology to myb proto-oncogene products and with structural similarities to transcriptional activators [J]．The EMBO Journal，1987(12)：3553-3558．杨树HD-ZIP基因家族全基因组研究作者：陈雪指导教师：项艳(安徽农业大学林学与园林学院，安徽合肥230036)摘要：同源异型-亮氨酸拉链(HD-ZIP)蛋白是植物所特有的一类转录因子，类属于同源异型盒蛋白家族，它包含一个高度保守的同源异型结构域(HD)，HD羧基末端紧连接着一个亮氨酸拉链(LZ)结构域。

林木分子育种瞄准高精尖作者：铁铮延晓康李呈澄来源：《绿色中国·B》2020年第07期有关部门日前发布公告称，北京林木分子育种高精尖创新中心选育的4个杨树、梅花新品种通过刚刚国家林木良种审定，成为国家级良种家族的新成员。

它们分别是北林5号杨和燕杏、花蝴蝶、送春等3个抗寒梅花品种。

连同正在大力推广的北林雄株1号和北林雄株2号杨树、优良鲜食枣品种京沧1号，该中心成立3年来已选育出了7个国家林木良种，涵盖用材林、经济林、观赏植物等主要类别品种。

专家说，所谓的林木良种，其标准是通过权威部门审定、多个性状显著优于原有品种。

国家法律规定主要林木在品种推广应用前，均应通过国家级或省级审定。

国家良种代表了相关树种国内良种选育的先进水平。

据康向阳教授介绍，杨树是我国重要造林树种，年采伐量占国产木材年产量的18%以上。

最新通过审定的北林5号杨具有干型通直、材积生长量大、纤维长、纤维素含量高、木质素含量低等特点，是优良的短周期纸浆材等纤维用材品种。

依托速生优质国家良种建设的杨树速生丰产林，对缓解我国木材进口压力、减少天然林采伐、保护生态环境意义重大。

梅花位列中国十大传统名花之首。

张启翔教授团队选育的燕杏梅和花蝴蝶梅，在杏和梅的培育基础上，利用先进技术手段定向改变和组合植物本身基因的表达，集成了梅花和杏花的优点，综合了优良的遗传性状。

从天然杂种中选育出送春梅，可耐受-30℃的低温，填补了抗寒品种的空白，可在北京、内蒙古、新疆、辽宁、吉林等地区栽培，丰富了北方地区城市园林早春开花植物种类，对于提升城乡人居环境质量具有重要意义。

鲜枣是我国常见和群众最喜爱的经济林产品。

京沧1号枣具有较大的果型和甜酸适口的品质等特点，在高端鲜食枣市场极具开发潜力。

与普通冬枣相比，其成熟期早15天以上，对占领早期冬枣市场极具优势。

目前已在北京、河北、山东等地推广，对于京津冀和华北地区鲜枣生产起到了重要的推动作用。

据悉，中心构建了一批立足北京、服务京津冀、辐射全国的分子设计育种试验示范、成果转化、推广基地，促进从分子设计到林木新品种产业化应用的全链条提升。

我国率先完成枣树全基因组测序
程玫
【期刊名称】《食品开发》
【年(卷),期】2014(000)006
【摘要】在科技部“十一五”和“十二五”科技支撑计划项目的持续资助下，河北农业大学刘孟军教授研究团队在世界上率先完成了枣树的高质量全基因组测序，组装出总长4．38亿个碱基的枣基因组序列，达估测基因组的98．6％，使枣树成为世界鼠李科植物（近千种）和我国干果树种中第一个完成基因组测序的物种。

【总页数】1页(P73-73)
【作者】程玫
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】S511
【相关文献】
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