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为探究黄瓜（Cucumis sativus L.）中 CsABF/AREB 基因家族在应对激素及非生物胁迫中的作用，研究人员对其进行全基因组鉴定和表达分析。结果发现 8 个家族成员，且它们在不同组织和胁迫下表达各异。该研究为了解其抗逆功能奠定基础。
在植物的生长过程中，干旱、盐碱、极端温度等非生物胁迫就像一道道 “关卡”，严重威胁着农作物的茁壮成长、品质优劣以及最终的产量高低。为了在这些不利环境中生存下来，植物进化出了一系列复杂而精细的调控网络。其中，脱落酸（ABA）信号通路在植物应对非生物胁迫时起着至关重要的作用。ABA 响应元件结合因子（ABF）/ABA 响应元件结合蛋白（AREB）属于 bZIP 转录因子 A 亚家族，它们能特异性识别 ABA 响应基因启动子区域的 ABRE 元件，进而调控基因表达，帮助植物抵御逆境。
黄瓜作为世界第三大蔬菜作物，有着重要的经济和营养价值。然而，低温、弱光、高温、干旱等非生物胁迫严重制约了黄瓜的高效生产和品质提升。尽管目前黄瓜基因组测序工作取得了进展，但对于黄瓜中 CsABF/AREB 基因家族的研究还不够系统。在此背景下，甘肃农业大学的研究人员开展了相关研究，旨在深入剖析 CsABF/AREB 基因家族的特征及其在激素和非生物胁迫响应中的作用机制，这一研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员运用了多种关键技术方法。在基因家族成员鉴定方面，以拟南芥的 ABF/AREB 蛋白序列为参考，通过 Blastp 搜索黄瓜基因组数据，并借助多个数据库进行结构域验证。染色体定位则利用 TBtools 软件分析基因组信息完成。基因结构、保守基序和结构域分析借助了 TBtools 和 MEME 等软件工具。系统发育树构建是结合多物种蛋白序列，使用 MEGA 11 软件完成。此外，还运用了实时荧光定量 PCR（qRT-PCR）技术检测基因表达水平。
下面来看具体的研究结果：
- 基因家族成员鉴定与染色体定位：研究人员共鉴定出 8 个 CsABF/AREB 基因，命名为 CsABF1 - CsABF8 。这些基因在黄瓜的 1 - 7 号染色体上呈不均匀分布，其数量与染色体大小并无关联。对编码蛋白的理化性质分析表明，它们的氨基酸长度、相对分子质量、等电点等存在差异，但都定位于细胞核中，部分基因存在复制事件1。
- 基因结构、保守基序和保守结构域分析：CsABF/AREB 基因家族成员的内含子和外显子数量及分布相似，内含子数量在 2 - 4 个，外显子数量在 3 - 4 个。研究还鉴定出 10 个保守基序，其中 Motif 1 是 bZIP 结构域的核心，存在于所有成员中。所有家族成员都含有 bZIP 保守结构域，这表明它们在进化上具有一定的保守性23。
- 系统发育和序列比较分析：通过对黄瓜和拟南芥 ABF/AREB 蛋白的多序列比对，发现 CsABF/AREB 蛋白具有四个保守的磷酸化位点，与拟南芥相似。构建的系统发育树显示，这些蛋白可分为三个亚组，不同亚组中的成员与其他物种的 ABF/AREB 蛋白存在不同程度的同源性4。
- 启动子顺式作用元件功能预测分析：对 CsABF/AREB 基因启动子顺式作用元件的分析表明，其包含光响应、激素响应和胁迫响应元件。其中，ABRE 和 ARE 元件在所有成员中均有分布，暗示该基因家族在调节植物生长和胁迫响应中可能发挥关键作用5。
- 蛋白二级结构分析：CsABF/AREB 蛋白家族的二级结构包含 α - 螺旋（30.66 - 52.94%）、延伸链（0.75 - 10.29%）、β - 转角（0.88 - 2.22%）和无规卷曲（35.29 - 59.64%），三级结构主要为 α - 螺旋和不规则卷曲，与二级结构预测结果相符6。
- 蛋白磷酸化、相互作用分析和注释：对 CsABF/AREB 蛋白的磷酸化预测分析发现，不同成员含有不同数量的磷酸化位点。通过 STRING 数据库预测蛋白相互作用，发现 CsABF1 - CsABF8 与 5 种蛋白存在较强相关性，但成员间具体作用机制尚待深入研究7。
- 基因功能和通路富集分析：GO 功能富集分析显示，CsABF/AREB 基因家族参与细胞对酒精的响应、ABA 激活的信号通路等生物学过程，具有丝氨酸 / 苏氨酸激酶活性、DNA 结合转录因子活性等分子功能。KEGG 通路富集表明，该基因家族与植物激素信号转导通路显著相关8。
- 不同组织中基因表达模式分析：qRT-PCR 检测结果表明，CsABF1 - CsABF8 在黄瓜根中的表达量最高，在茎和叶中的表达量相对较低，说明这些基因在不同组织或器官中发挥着特定作用9。
- 不同激素和非生物胁迫下基因表达模式分析：研究发现，8 个 CsABF/AREB 基因均能被 ABA 显著诱导表达，其中 CsABF7 的表达量最高。NaCl、PEG 6000、SA、Me - JA 等处理也能不同程度地诱导部分基因表达，表明该基因家族成员参与了激素和非生物胁迫响应10。
综合研究结果和讨论部分，该研究首次在黄瓜基因组中全面鉴定了 CsABF/AREB 基因家族，详细分析了其基因结构、保守基序、系统发育关系以及在不同组织和胁迫条件下的表达模式。研究表明，CsABF/AREB 基因家族可能在激素信号转导和非生物胁迫响应中发挥重要作用，为进一步探究其潜在功能奠定了坚实基础，也为通过基因工程手段提高黄瓜抗逆性提供了理论依据 ，有助于推动黄瓜育种工作的发展，提高黄瓜在逆境环境中的产量和品质。
