综述：木薯HSP90基因家族的鉴定及其在高温胁迫下的表达分析

《Journal of Genetic Engineering and Biotechnology》：Genome-wide identification and expression analyses of HSP90 genes in cassava ( Manihot esculenta)

本文系统鉴定了木薯HSP90基因家族成员，通过生物信息学分析揭示其进化关系与结构特征，并证实其在高温胁迫响应中发挥关键调控作用，为作物抗逆育种提供了重要靶点（HSP90）。

　　

木薯HSP90基因家族的鉴定与高温胁迫响应机制

基因组鉴定与系统特征分析

研究团队在木薯（Manihot esculenta）基因组中成功鉴定出11个HSP90基因家族成员，分别命名为MeHSP90.1至MeHSP90.11。这些基因编码的蛋白质长度在593-813个氨基酸之间，分子量范围为68.52-93.19 kDa，等电点介于4.83-5.32，均属于酸性蛋白。亚细胞定位预测显示所有成员均定位于细胞质，其中仅MeHSP90.10含有信号肽序列。

系统进化与结构保守性

通过构建木薯、拟南芥、水稻和马铃薯的HSP90系统进化树，发现70个HSP90基因可分为两大进化支。Group A包含7个木薯成员，Group B包含4个成员。基因结构分析显示大多数成员含有10个保守基序，但MeHSP90.6缺失Motif8和Motif9，MeHSP90.10完全缺失Motif1。外显子-内含子结构分析表明该家族基因结构较为保守。

染色体分布与复制事件

11个MeHSP90基因不均匀分布在7条染色体上，其中染色体6、14和18存在基因簇。共线性分析发现木薯与马铃薯、水稻等物种间存在显著的直系同源关系，表明HSP90基因在进化过程中具有高度保守性。启动子分析揭示这些基因含有大量与光响应、厌氧诱导、茉莉酸甲酯应答等相关的顺式作用元件。

三维结构特征

蛋白质三级结构预测显示，MeHSP90.1、MeHSP90.2等成员主要形成α-螺旋结构，而MeHSP90.6、MeHSP90.7等则形成α-β三明治口袋结构，这种结构特征使其能够与蛋白激酶、甾体激素受体等信号蛋白相互作用。

组织特异性表达模式

qRT-PCR分析显示，MeHSP90基因在根、茎、叶中呈现差异表达。其中MeHSP90.1在茎和叶中表达量最高，MeHSP90.4在叶片中优势表达，而MeHSP90.2、MeHSP90.6等成员在各组织中表达水平相对较低，表明不同成员可能具有组织特异性功能。

高温胁迫下的动态响应

在43℃高温处理实验中，木薯叶片在处理12小时后开始出现卷曲现象。基因表达分析显示，MeHSP90.1、MeHSP90.3等7个基因的表达量随时间推移持续上调，其中MeHSP90.1响应最为显著。而MeHSP90.2、MeHSP90.4等基因表达相对稳定，MeHSP90.7则呈现下降趋势，表明不同成员在热胁迫响应中具有时序特异性功能。

蛋白质互作网络

通过构建HSP90互作网络，发现其与HSP20、HSP70等热激蛋白存在密切相互作用，同时与开花相关蛋白（CO、LFY、FT）以及盐、干旱、冷热等非生物胁迫响应蛋白形成复杂调控网络，提示HSP90在木薯生长发育和逆境适应中发挥核心作用。

研究意义与展望

该研究首次系统解析了木薯HSP90基因家族的特征及其在高温胁迫下的表达模式，为深入理解木薯抗逆机制提供了重要理论基础。未来研究可聚焦于关键基因的功能验证及其在作物抗逆育种中的应用，这对应对全球气候变化背景下保障粮食安全具有重要意义。