在盐胁迫条件下，对棉花中GH1基因家族进行的全基因组分析及功能验证

《Functional & Integrative Genomics》：Genome-wide analysis and functional validation of the GH1 gene family in cotton under salt stress

植物中GH1基因家族通过β-葡萄糖苷酶活性参与细胞壁代谢、信号传导及胁迫响应，本研究在四个棉花物种中发现153个GH1基因，分为五亚群，其扩张主要源于染色体片段重复，且该基因家族具有ABA和胁迫响应元件调控特征，其中Gohir.A02G106100在盐胁迫中起关键作用。

　　

摘要

糖苷水解酶家族1（GH1）蛋白在植物中广泛存在，作为β-葡萄糖苷酶参与细胞壁代谢、信号转导和应激响应。它们通过优化渗透调节、介导次生代谢物的激活以及减轻离子毒性来提高植物对非生物胁迫的耐受性。在本研究中，我们鉴定了四种棉花物种（Gossypium hirsutum、Gossypium barbadense、Gossypium arboreum和Gossypium raimondii）中共计153个GH1基因家族成员。系统发育分析将GH1基因分为五个不同的亚组。进一步分析基因结构和保守基序发现，同一亚组内的基因具有高度相似的外显子-内含子组织结构和一致的基序分布，表明亚组成员之间存在功能保守性。染色体定位结合基于MCScanX的共线性分析表明，片段重复是驱动GH1基因家族扩增的主要机制。此外，启动子分析揭示了多个与胁迫相关的顺式调控元件，包括ABRE和MBSI，表明这些元件可能受到脱落酸（ABA）和应激响应转录因子的调控。在200 mM NaCl处理下对10个代表性GH1基因进行RT–qPCR分析后发现，其表达模式存在显著差异：4个基因表达上调，5个基因表达下调。通过病毒诱导的基因沉默（VIGS）功能验证表明，沉默Gohir.A02G106100后，植株的高度和鲜重均低于对照组。研究结果表明，沉默Gohir.A02G106100的植株对盐胁迫的敏感性显著高于阴性对照植株，这表明该基因可能在棉花对盐胁迫的响应中起作用。