开花白菜 BcDOF 基因家族的全基因组鉴定及 BcDOF56 增强耐非生物胁迫的功能解析

《Biology》：Systematic Analysis of the DOF Gene Family in Flowering Chinese Cabbage (Brassica campestris) and the Role of BcDOF56 in Abiotic Stress Adaptation

　　简要摘要DOF蛋白是一类植物特异性转录调控因子，含有保守的锌指DOF结构域。然而，开花白菜（Brassica campestris）中DOF基因家族的性状和功能在很大程度上尚未被探索。本研究在B. campestris中鉴定出67个BcDOF基因，这些基因表现出保守的蛋白结构域架构和基因结构。BcDOF启动子区域含有大量与激素信号传导和环境胁迫响应相关的顺式作用元件。值得注意的是，BcDOF56定位于细胞核，其表达在热胁迫和渗透胁迫下显著上调。异源过表达BcDOF56增强了耐热和耐旱能力，可能是通过促进抗氧化防御实现的。这些发现为BcDOFs在胁迫响应中的作用提供了有价值的见解，并表明BcDOF56是培育耐胁迫B. campestris品种的潜在目标基因。摘要单指DNA结合（DOF）转录因子在调节植物生长、发育和环境胁迫响应中发挥着关键作用。然而，开花白菜（Brassica campestris）中的DOF家族仍缺乏系统表征。本研究在B. campestris中鉴定出67个BcDOF基因，这些基因不均匀地分布于10条染色体上，并被划分为9个亚家族。结构分析表明，所有BcDOF蛋白均含有保守的锌指DOF（zf-DOF）结构域，各亚家族内成员通常共享相似的基序架构和外显子-内含子结构。进化分析表明，全基因组三倍化和片段重复是BcDOF家族扩增的主要驱动力，而纯化选择促进了重复基因对的进化保守性。启动子分析揭示了大量与激素信号传导和非生物胁迫响应相关的顺式作用元件。反转录定量实时荧光定量PCR（RT-qPCR）进一步表明，许多BcDOF基因对热胁迫和渗透胁迫具有响应。其中，BcDOF56在热胁迫和干旱胁迫下均显著诱导表达，并定位于细胞核。在拟南芥中异源过表达BcDOF56显著提高了耐热和耐旱能力，表现为与野生型（WT）植株相比，硫代巴比妥酸反应物质（TBARS）积累减少、超氧化物歧化酶（SOD）活性升高。总之，这些发现增进了我们对BcDOF家族进化与功能分化的理解，并凸显了BcDOF56作为提升B. campestris非生物胁迫耐受性潜在目标基因的价值。