王崇 王連軍 雷劍 靳曉杰 柴沙沙 鄒語嫣 楊新筍 程賢亮 焦春海 田小海

摘??要：GATA類轉(zhuǎn)錄因子在調(diào)控植物響應(yīng)非生物脅迫中發(fā)揮重要作用。本研究從甘薯中克隆出1個IbGATA16基因，對其進(jìn)行生物信息學(xué)分析，并對IbGATA16基因在甘薯干旱和鹽脅迫處理中的表達(dá)模式進(jìn)行分析。結(jié)果表明：甘薯IbGATA16基因CDS序列全長420?bp，編碼139個氨基酸，蛋白分子量為15.39?kDa，等電點為9.97；IbGATA16基因組全長為582?bp，包含3個外顯子和2個內(nèi)含子；IbGATA16為不穩(wěn)定的親水性脂溶蛋白，亞細(xì)胞定位預(yù)測顯示該蛋白定位于細(xì)胞核，具有C-X2-C-X17-C-X2-C結(jié)構(gòu)域，屬于典型的GATA類轉(zhuǎn)錄因子。IbGATA16基因上游1382?bp的啟動子序列存在多種順式作用元件，如MYB、ABRE、GARE-motif等。多重序列比對和系統(tǒng)進(jìn)化樹分析結(jié)果顯示，IbGATA16蛋白與三裂葉薯ItGATA16的親緣關(guān)系最近，N端的鋅指結(jié)構(gòu)域序列高度一致，表明二者可能具有相似的功能。實時熒光定量結(jié)果表明，IbGATA16在甘薯根、莖、葉片等組織中均有表達(dá)，在葉中的表達(dá)量顯著高于莖與根的表達(dá)量。IbGATA16對干旱和鹽脅迫顯著誘導(dǎo)表達(dá)，在干旱和鹽脅迫處理0、1、3、6、12、24?h后，IbGATA16的表達(dá)量均顯著高于0?h。干旱脅迫下，IbGATA16的表達(dá)量在1?h時達(dá)到峰值；在鹽脅迫下，IbGATA16的表達(dá)量在3?h時達(dá)到最大值。以上結(jié)果表明，IbGATA16基因參與了甘薯對干旱和鹽脅迫的應(yīng)答響應(yīng)，在根、莖和葉中的調(diào)控存在差異。本研究為進(jìn)一步揭示IbGATA16在甘薯中抵御逆境脅迫的機(jī)理提供參考。

關(guān)鍵詞：甘薯；轉(zhuǎn)錄因子；IbGATA16；非生物脅迫；表達(dá)模式中圖分類號：S531??????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Clonging?and?Expression?Analysis?of?IbGATA16?in?Sweet?Potato

WANG?Chong1，2，?WANG?Lianjun2*，?LEI?Jian2，?JIN?Xiaojie2，?CHAI?Shasha2，?ZOU?Yuyan2，?YANG?Xinsun2，?CHENG?Xianliang2，?JIAO?Chunhai2**，?TIAN?Xiaohai1**

1.?College?of?Agriculture，?Yangtze?University，?Jingzhou，?Hubei?434025，?China;?2.?Institute?of?Food?Corps，?Hubei?Academy?of?Agricultural?Sciences，?Wuhan，?Hubei?430064，?China

Abstract：?GATA?transcription?factors?play?an?important?role?in?regulating?plant?response?to?abiotic?stress.?In?this?study，?an?IbGATA16?gene?was?cloned?from?sweet?potato?and?analyzed?by?bioinformatics.?The?expression?pattern?of?IbGATA16?gene?in?sweet?potato?under?drought?and?salt?stress?was?analyzed.?Experimental?results?show?that?the?full?length?of?IbGATA16?CDS?sequence?is?420?bp，?and?it?encodes?139?amino?acids.?The?molecular?weight?of?IbGATA16?was?15.39?kDa，?isoelectric?point?was?9.97.?The?full?length?of?the?genome?is?582?bp，?including?3?exons?and?2?introns.?IbGATA16?is?an?unstable?hydrophilic?lipid-soluble?protein.，?and?its?subcellular?localization?predicts?that?the?protein?is?located?in?the?nucleus.?It?has?the?C-X2-C-X17-C-X2-C?domain?and?belongs?to?the?typical?GATA?class?of?transcription?factors.?There?are?many?cis-acting?elements?in?the?1382?bp?upstream?promoter?sequence?of?IbGATA16?gene，?such?as?MYB，?ABRE，?and?GARE-motif.?The?results?of?multiple?sequence?alignment?and?phylogenetic?tree?analysis?showed?that?IbGATA16?protein?was?closely?related?to?ItGATA16.?The?sequence?of?the?N-terminal?zinc?finger?domain?is?highly?consistent，?suggesting?a?possible?similar?function.?The?results?of?real-time?fluorescence?quantification?showed?that?IbGATA16?was?expressed?in?root，?stem?and?leaf?tissues?of?sweet?potato，?and?the?expression?level?of?IbGATA16?in?leaves?was?significantly?higher?than?that?in?stem?and?root?tissues.?IbGATA16?was?significantly?induced?by?drought?and?salt?stress，?and?after?0，?1，?3，?6，?12?and?24?h?of?drought?and?salt?stress，?the?expression?of?IbGATA16?was?significantly?higher?than?that?of?0?h.?Under?drought?stress，?the?expression?of?IbGATA16?reached?its?peak?at?1?h，?and?under?salt?stress，?the?expression?of?IbGATA16?reached?the?maximum?at?3?h.?IbGATA16?positively?responds?to?drought?and?salt?stress?in?sweet?potato.?These?results?indicated?that?IbGATA16?gene?was?involved?in?the?response?of?sweet?potato?to?drought?and?salt?stress，?and?the?regulation?of?IbGATA16?gene?was?different?in?roots，?stems?and?leaves.?This?study?provides?a?reference?for?further?research?on?the?biological?function?of?IbGATA16?and?its?mechanism?in?response?to?stress?in?sweet?potato.

Keywords：?sweet?potato;?transcription?factors;?IbGATA16;?abiotic?stress;?expression?pattern

DOI：?10.3969/j.issn.1000-2561.2023.12.013

甘薯[Ipomoea?batatas（L.）Lam.]是重要的糧食、飼料、工業(yè)原料和新能源作物，是世界第七大糧食作物，中國第五大糧食作物[1]。我國甘薯產(chǎn)業(yè)規(guī)模大，種植面積和年產(chǎn)量均位居世界首位[2]。干旱和鹽脅迫是影響甘薯生長發(fā)育的主要環(huán)境因素，干旱會導(dǎo)致甘薯生長緩慢、發(fā)育遲緩，鹽脅迫對甘薯的根長、株高有顯著影響，嚴(yán)重情況下造成甘薯死亡[3]。挖掘并克隆抗旱和耐鹽相關(guān)基因、培育抗旱和耐鹽作物新品種是解決因土壤干旱和高鹽導(dǎo)致作物減產(chǎn)的有效途徑之一。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多與植物抗逆相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子被鑒定，包括GATA類[4]、MYB類[5]、NAC類[6]、WRKY類[7]、AP2/ERF類[8]等。GATA轉(zhuǎn)錄因子家族能夠識別GATA基序，可以特異性地結(jié)合WGATAR序列（W為T或A，R為G或A），因此，被命名為GATA轉(zhuǎn)錄因子。GATA類轉(zhuǎn)錄因子首次發(fā)現(xiàn)于雞的珠蛋白基因啟動子上，參與雞的造血過程[9-10]。隨后又研究鑒定出GATA-1、GATA-2、GATA-3、GATA-4、GATA-5和GATA-6等基因，由此形成了GATA轉(zhuǎn)錄因子家族[11]。除了分布于動物之中，GATA類轉(zhuǎn)錄因子還廣泛地存在于植物、真菌等生物中。真菌中的GATA轉(zhuǎn)錄因子大部分只含有1個鋅指結(jié)構(gòu)域，分為2類：C-X2-C-X17-C-X2-C和C-X2-C-X18-C-?X2-C，在光形態(tài)建成、晝夜節(jié)律、結(jié)合型轉(zhuǎn)換和氮循環(huán)等多種生物學(xué)過程中發(fā)揮重要作用[12]。與真菌GATA轉(zhuǎn)錄因子功能相似，植物GATA轉(zhuǎn)錄因子在植物光響應(yīng)調(diào)控、葉綠素合成、細(xì)胞分裂素響應(yīng)以及碳、氮代謝和響應(yīng)逆境脅迫等生物學(xué)過程中發(fā)揮重要作用[4]。植物中大部分GATA轉(zhuǎn)錄因子含有C-X2-C-X18-C-X2-C和C-X2-C-X20-C-?X2-C鋅指結(jié)構(gòu)[13]，植物中首個GATA轉(zhuǎn)錄因子NTL1在煙草中鑒定出來，并對其功能進(jìn)行了分析研究[14]。目前，GATA轉(zhuǎn)錄因子在多種植物中都有深入研究，如擬南芥（Arabidopsis?thaliana）[13]、水稻（Oryza?sativa）[15]、番茄（Lycopersicon?esculentum）[16]、辣椒（Capsicum?annuum）[17]和棉花（Gossypium?genus）[18]等。GATA轉(zhuǎn)錄因子在植物響應(yīng)逆境脅迫中發(fā)揮著重要作用，在干旱脅迫下，高粱（Sorghum?bicolor）的SbGATA11和SbGATA26的表達(dá)量顯著上調(diào)，在高粱響應(yīng)干旱脅迫時發(fā)揮重要作用[19]。

甘薯是我國重要的糧食作物之一，在我國糧食生產(chǎn)領(lǐng)域有著十分重要的地位。甘薯在我國主要種植于干旱或者鹽堿地帶，隨著頻發(fā)的干旱和高溫等非生物逆境危害嚴(yán)重制約我國甘薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。通過對甘薯響應(yīng)逆境脅迫的研究，克隆相關(guān)基因，創(chuàng)制抗旱耐鹽新品種，可有效減輕干旱和鹽脅迫對甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，對保障我國糧食安全和促進(jìn)生物質(zhì)能發(fā)展具有重大意義。目前，GATA轉(zhuǎn)錄因子家族在甘薯逆境脅迫響應(yīng)中的研究報道較少。本研究以甘薯品種鄂薯11為材料，克隆得到1個GATA類轉(zhuǎn)錄因子基因IbGATA16，對該基因進(jìn)行生物信息學(xué)分析，并對不同逆境（干旱和鹽脅迫）處理下的基因表達(dá)模式進(jìn)行分析，旨在探究IbGATA16基因在逆境脅迫中的表達(dá)特性，為甘薯抗旱耐鹽育種提供有參考價值的基因資源，并為揭示甘薯抗旱耐鹽機(jī)理研究奠定基礎(chǔ)。

1??材料與方法

1.1??材料

供試材料為鄂薯11甘薯品種，由湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所選育，種植于湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄂州試驗基地。

1.2??方法

1.2.1??甘薯總RNA提取及cDNA合成??使用FastPure??Universal?Plant?Total?RNA?Isolation?Kit（Vazyme，?Wuhan）提取鄂薯11葉片的總RNA。用超微量分光光度計檢測總RNA的質(zhì)量和濃度。使用TransScript??All-in-One?First-Strand?cDNA?Synthesis?SuperMix?for?qPCR（One-Step?gDNA?Removal）（Trans，?Wuhan）反轉(zhuǎn)錄合成cDNA第一鏈，反應(yīng)體系為：Total?RNA?1?mg，5×TransScript??SuperMix?4?mL，gDNA?Remover?1?mL，使用RNase-free?water補(bǔ)充至總體積為20?mL；反應(yīng)程序為：42?℃孵育15?min，85?℃加熱5?s。反轉(zhuǎn)錄得到的cDNA于?20?℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2??IbGATA16基因克隆??基于前期的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)篩選到GATA16基因，利用轉(zhuǎn)錄組中的基因序列與六倍體甘薯參考基因組數(shù)據(jù)庫（https：//ipomoea-genome.org/）進(jìn)行比對，獲得IbGATA16的CDS序列。使用Primer?Premier?5軟件基于CDS序列設(shè)計特異性引物（IbGATA16-F：?5?-ATGGA TCTGA ATGAGCAAATGA-3?；IbGATA16-R：?5?-CT AG G C GTAAACAGAGCCGT-3?）。使用IbGATA 16-F/R引物對cDNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增，反應(yīng)體系為cDNA?2?mL，10×LA?PCR?Buffer?5?mL，LA?Taq?0.5?mL，dNTP?Mix?8?mL，IbGATA16-F/R引物各1?mL，ddH2O?32.5?mL。反應(yīng)程序為：94?℃預(yù)變性5?min；94?℃變性30?s，55?℃復(fù)性30?s，72?℃延伸1.5?min，35個循壞；72?℃延伸10?min，10?℃保存。擴(kuò)增產(chǎn)物在1%的瓊脂糖凝膠上進(jìn)行檢測，使用EasyPure??Qcick?Gel?Extraction?Kit（Trans，?Wuhan）回收擴(kuò)增產(chǎn)物，純化后的DNA連接到pMD?19-T載體（TaKaRa，?Beijing），轉(zhuǎn)化到DH-5α大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞（Trans，?Wuhan），挑選單克隆進(jìn)行測序及分析，獲得IbGATA16的CDS序列。根據(jù)IbGATA16基因起始密碼子上游1400?bp左右啟動子序列設(shè)計特異性引物（IbGATA16-ProF：?5?-CATCGACAGGTACCCAAGGT-3?;?IbGATA16-?ProR：?5?-GGTGGTGTGACAATCACTGC-3?），以鄂薯11的葉片基因組DNA為模板，擴(kuò)增得到IbGATA16基因的啟動子序列。使用引物IbGATA16-F/R擴(kuò)增鄂薯11的葉片基因組DNA，得到IbGATA16的基因組DNA序列。

1.2.3??IbGATA16基因序列的生物信息學(xué)分析??使用Primer?Premier?5軟件推導(dǎo)出IbGATA16基因編碼的氨基酸序列，并在NCBI（https：//www.ncbi.?nlm.nih.gov/）的BlastP程序中查找同源氨基酸序列；使用DNAMAN?8.0軟件進(jìn)行多序列比對，采用MEGA?7.0軟件的Neighor-joining法構(gòu)建IbGATA16的同源序列進(jìn)化樹。參考劉意等[20]的方法，對IbGATA16基因進(jìn)行生物信息學(xué)分析。使用PlantCARE（https：//bioinformatics.psb.ugent.?be/webtools/plantcare/html/）在線工具分析啟動子順式作用元件。

1.2.4??IbGATA16基因表達(dá)模式分析??提取鄂薯11甘薯生長3個月大田苗的葉片、莖、根的總RNA，反轉(zhuǎn)錄成cDNA，對IbGATA16在甘薯不同組織中的表達(dá)進(jìn)行分析。田間剪取鄂薯11材料，放入1/2霍格蘭溶液中馴化7?d，然后分別培養(yǎng)在含有200?mmol/L?NaCl、20%?PEG-6000的1/2霍格蘭溶液中，處理0、1、3、6、12、24?h后取樣，提取葉片總RNA并反轉(zhuǎn)錄成cDNA，對IbGATA16基因在不同逆境處理后的表達(dá)量進(jìn)行分析。根據(jù)IbGATA16的ORF序列，以甘薯β肌動蛋白基因作為內(nèi)參基因，使用Primer?Premier?5設(shè)計熒光定量特異性引物（IbGATA16-QF：?5?-T G CG GGATCAAGTACAACAA-3?，IbGATA16-?QR：?5?-TCCTCCTCTCGCAACTGACT-3?.?β-Actin-?F：?5?-AGCAGCATGAAGATTAAGGTTGTAG CA C-3?，?β-Actin-R：?5?-TGGAAAATTAGAAGCACT TC C T GTGAAC-3?），參考劉意等[20]的方法進(jìn)行實時熒光定量反應(yīng)。

1.3??數(shù)據(jù)處理

使用2?ΔΔCT計算IbGATA16基因的相對表達(dá)量，數(shù)據(jù)表示為3個獨立重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差，使用SPSS?26.0軟件進(jìn)行單因素方差分析和顯著性檢驗。

2??結(jié)果與分析

2.1??IbGATA16基因的特性分析

以鄂薯11甘薯的cDNA作為模板，擴(kuò)增得到的PCR產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳檢測后，得到大小約450?bp的單一條帶，與預(yù)期大小一致（圖1）。回收測序后，分析得知IbGATA16基因的CDS全長為420?bp，編碼139個氨基酸。Pfam在線分析結(jié)果顯示，IbGATA16在21～77?aa包含1個ZnF-GATA（C-X2-C-X17-C-X2-C）結(jié)構(gòu)域，屬于典型的GATA類轉(zhuǎn)錄因子。同時擴(kuò)增得到582?bp的IbGATA16基因組全長序列，包含3個外顯子和2個內(nèi)含子（圖2）。

2.2??IbGATA16基因的生物信息學(xué)分析

經(jīng)ProtParam在線軟件分析，IbGATA16分子式為C643H1077N213O205S10，預(yù)測蛋白分子量為15.39?kDa，等電點（pI）為9.97，為堿性蛋白。該蛋白帶16個負(fù)電荷（Asp+Glu）和28個正電荷（Arg+Lys）殘基，不穩(wěn)定系數(shù)86.08，為不穩(wěn)定蛋白。利用ProtScale分析IbGATA16的親水性，IbGATA16蛋白的親水性總平均值（GRAVY）為-0.971，脂溶指數(shù)為57.63，結(jié)果表明該蛋白為親水性脂溶蛋白。TMHMM在線軟件（https：//services.?healthtech.dtu.dk/services/TMHMM-2.0/）預(yù)測顯示IbGATA16蛋白不包含跨膜結(jié)構(gòu)域。SignalP（https：//services.healthtech.dtu.dk/services/SignalP-?6.0/）在線預(yù)測發(fā)現(xiàn)IbGATA16不存在信號肽結(jié)構(gòu)，表明該蛋白不屬于分泌蛋白。使用在線軟件Cell-Ploc（http：//www.csbio.sjtu.edu.cn/bioinf/Cell-?PLoc-2/）和PSORT?II（https：//wolfpsort.hgc.jp/）進(jìn)行亞細(xì)胞定位分析，結(jié)果顯示IbGATA16轉(zhuǎn)錄因子定位于細(xì)胞核。對IbGATA16蛋白的二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測，IbGATA16蛋白二級結(jié)構(gòu)包含48.92%的α-螺旋結(jié)構(gòu)、5.04%的延伸結(jié)構(gòu)、2.88%的β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)和43.17%的無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)。使用SWISSMODEL（https：//swissmodel.expasy.?org/）網(wǎng)站對IbGATA16蛋白進(jìn)行同源建模，結(jié)果顯示其三級結(jié)構(gòu)模型與二級結(jié)構(gòu)預(yù)測結(jié)果一致，具有較多的α-螺旋和無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)（圖3）。

2.3??IbGATA16啟動子順式作用元件分析

以鄂薯11甘薯的基因組DNA為模板，通過PCR擴(kuò)增得到大小約1400?bp的片段，與預(yù)期一致（圖4A），測序結(jié)果顯示該序列長度1382?bp。使用PlantCARE在線網(wǎng)站對IbGATA16基因上游啟動子序列區(qū)域的序列進(jìn)行分析，該區(qū)域不僅包含啟動子的基本作用元件、光應(yīng)答相關(guān)元件，還存在多個與抗逆相關(guān)的順式作用元件，包括2個脫落酸應(yīng)答元件（ABRE）、1個赤霉素應(yīng)答元件（GARE-motif）、1個MYB識別位點和1個MYB結(jié)合域等，說明該基因可能與甘薯的逆境脅迫響應(yīng)相關(guān)（圖4B，表1）。

2.4??IbGATA16蛋白進(jìn)化分析

將IbGATA16編碼的氨基酸序列在NCBI數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行Blast，下載不同物種的同源氨基酸序列。使用DNAMAN?8.0軟件將IbGATA16與不同植物的GATA16氨基酸序列進(jìn)行多重序列比對，發(fā)現(xiàn)10個GATA16蛋白具有GATA類轉(zhuǎn)錄因子的共有特點，N端氨基酸相對保守，包含C-X2-C-X17-?C-X2-C結(jié)構(gòu)域，C端氨基酸序列則更加多樣化（圖5）。推測IbGATA16與ItGATA16、ShGATA16等GATA類轉(zhuǎn)錄因子具有相似的生物學(xué)功能。使用MEGA?7.0軟件的Neighor-joining法構(gòu)建22個不同物種中GATA16同源蛋白的進(jìn)化樹，22個GATA16蛋白被歸為兩大類（Ⅰ，Ⅱ），IbGATA16與三裂葉薯ItGATA16親緣關(guān)系密切，被歸類到Ⅰ類，與楊梅MrGATA16、葡萄VrGATA16、歐洲油菜BnGATA16等親緣關(guān)系較遠(yuǎn)（圖6）。

2.5??IbGATA16基因的表達(dá)特性分析

采集3個月大小的鄂薯11甘薯大田苗的葉片、莖和根進(jìn)行qRT-PCR分析，探究IbGATA16在甘薯不同組織中的表達(dá)情況。結(jié)果顯示，IbGATA16在根、莖和葉中均有不同程度的表達(dá)，在葉中的表達(dá)量顯著高于莖和根，分別是莖和根中表達(dá)量的3.16倍和7.57倍（圖7A），推測IbGATA16基因在甘薯葉片的形成中起到重要調(diào)控作用。

對甘薯在20%?PEG-6000、200?mmol/L?NaCl處理后葉片中的IbGATA16表達(dá)量進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，在20%?PEG-6000脅迫處理0～24?h期間，葉片中的IbGATA16表達(dá)量顯著呈上調(diào)趨勢，在1?h時達(dá)到最大值，表達(dá)量為0?h的5.05倍（圖7B）。

在200?mmol/L?NaCl脅迫處理0～24?h期間，IbGATA16均處于誘導(dǎo)上調(diào)狀態(tài)，其中IbGATA16在3?h達(dá)到峰值，為0?h的5.40倍（圖7C）。在非生物脅迫（干旱、高鹽）處理下，IbGATA16基因的表達(dá)量均表現(xiàn)出不同程度的上調(diào)，推測IbGATA16參與了甘薯對干旱、高鹽等脅迫信號的應(yīng)答反應(yīng)。

3??討論

GATA類轉(zhuǎn)錄因子是植物中廣泛分布的轉(zhuǎn)錄因子家族之一，在植物的生長發(fā)育和脅迫響應(yīng)中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。楊樹中過表達(dá)GATA類轉(zhuǎn)錄因子PdGNC，己糖激酶活性顯著提高，促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞NO和H2O2的產(chǎn)生，降低氣孔開度，轉(zhuǎn)基因楊樹的抗旱能力得到提高[21]。在擬南芥中過表達(dá)PdGATA13，促進(jìn)氣孔關(guān)閉，轉(zhuǎn)基因植株的抗旱能力顯著提高[22]。甘薯GATA類轉(zhuǎn)錄因子的不同小寫字母表示處理間差異顯著（P<0.05）。

功能研究報道較少，通過分析甘薯GATA轉(zhuǎn)錄因子家族基因，可深入了解GATA轉(zhuǎn)錄因子家族基因在甘薯中發(fā)揮的作用，為甘薯的抗逆育種挖掘新的基因。

本研究從鄂薯11中克隆到1個GATA類轉(zhuǎn)錄因子基因IbGATA16，與三裂葉薯ItGATA16的同源性最高。亞細(xì)胞預(yù)測其定位于細(xì)胞核，SMART分析顯示IbGATA16的N端包含1個保守結(jié)構(gòu)域C-X2-C-X17-C-X2-C，屬于典型的GATA類轉(zhuǎn)錄因子。預(yù)測IbGATA16為不穩(wěn)定的親水性脂溶蛋白，對于IbGATA16的序列特征和理化性質(zhì)有進(jìn)一步的了解。順式調(diào)控元件能與轉(zhuǎn)錄因子特異性結(jié)合，在基因轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控中起到重要調(diào)控作用[23]。通過擴(kuò)增得到IbGATA16基因的啟動子序列，序列大小為1382?bp，對IbGATA16基因啟動子序列進(jìn)行分析，結(jié)果顯示該基因上游啟動子區(qū)域含有多個激素應(yīng)答和環(huán)境脅迫應(yīng)答順式調(diào)控元件，包括MYB結(jié)合域、ABRE和GARE-motif等，表明IbGATA16基因可能參與甘薯響應(yīng)逆境脅迫的調(diào)控。

植物中基因的時空表達(dá)模式具有特異性，與該基因的生物學(xué)功能有著密切聯(lián)系。GATA類轉(zhuǎn)錄因子在不同組織中的表達(dá)存在差異，馬鈴薯StGATA12基因在馬鈴薯根、葉、花和塊莖中均有表達(dá)，在花和葉中的表達(dá)量高，在花器官發(fā)育起著重要作用[24]。本研究發(fā)現(xiàn)，IbGATA16基因在甘薯的根、葉和莖中均有表達(dá)，在葉中的表達(dá)量最高，揭示IbGATA16基因在不同部位的調(diào)控機(jī)制存在不同，推測IbGATA16在甘薯葉片響應(yīng)干旱和鹽脅迫等過程中發(fā)揮著重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，不同GATA基因的表達(dá)模式也有不同，楊梅MrGATA1和MrGATA10基因在芽和小果實中表達(dá)量高；MrGATA7在葉片中表達(dá)量高，在芽、小果實等組織中表達(dá)量低[25]。表明不同GATA基因可能在不同組織部位參與不同的生理過程，通過克隆更多的甘薯GATA基因，對于該類基因的功能將會有更加全面了解。

干旱和鹽脅迫是制約作物生長和產(chǎn)量形成的主要因素，尋找抗旱和耐鹽基因?qū)τ谔岣咧参锏目鼓嫘跃哂兄匾饬x。研究發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)甘薯IbGATA24基因的轉(zhuǎn)基因擬南芥植株的抗旱和耐鹽能力顯著提高[26]。本研究中，2種非生物脅迫（干旱、高鹽）處理甘薯幼苗之后，IbGATA16的表達(dá)量在0～24?h內(nèi)均顯著上調(diào)。在鹽脅迫下，IbGATA16的表達(dá)量在3?h達(dá)到最大值；在干旱脅迫下，IbGATA16的表達(dá)量在1?h達(dá)到峰值，IbGATA16基因可能在甘薯響應(yīng)干旱和鹽脅迫過程中起到重要作用。

綜上，本研究完成了甘薯IbGATA16基因的克隆、生物信息學(xué)分析和表達(dá)模式分析。本研究表明IbGATA16基因正響應(yīng)干旱和鹽脅迫，IbGATA16基因可能在甘薯響應(yīng)干旱和鹽脅迫過程中起到重要作用，為甘薯的抗旱和耐鹽品種改良提供重要參考，后續(xù)可使用轉(zhuǎn)基因植株進(jìn)一步驗證IbGATA16基因的功能。

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