陳義珍 李浩 傅明川 王立國(guó) 劉任重 柳展基

關(guān)鍵詞：陸地棉；膜結(jié)合脂肪酸去飽和酶；全基因組鑒定；生物信息學(xué)分析；基因表達(dá)；干旱和鹽脅迫；褪黑素

脂肪酸去飽和酶（fatty acid desaturase，F(xiàn)AD）能夠在脂肪酸鏈的特定位置引入雙鍵，是產(chǎn)生不飽和脂肪酸的關(guān)鍵酶。植物中的不飽和脂肪酸主要包括油酸、亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸等，不僅是儲(chǔ)藏油脂的重要組分，還是植物細(xì)胞膜脂的主要成分。FAD包括FAD2、FAD3、FAD4、FAD5、FAD6、FAD7禾口FAD8，其中FAD2和FAD6為-6（也稱(chēng)A12）去飽和酶，能夠在油酸脂肪酸鏈的A12處引入第二個(gè)氫鍵，催化油酸轉(zhuǎn)變?yōu)閬営退?；FAD3、FAD7和FAD8為（-3（A15）去飽和酶，能夠在亞油酸脂肪酸鏈的A15處添加第三個(gè)氫鍵，進(jìn)而產(chǎn)生亞麻酸；FAD4、FAD5和FAD6的催化底物為棕櫚酸。1992年，Arondel等從擬南芥中圖位克隆了FAD3基因．其后FAD基因相繼在油菜、水稻、大豆、玉米等作物中被分離。

棉花是世界上最重要的天然纖維作物，同時(shí)也是重要的食用油和蛋白來(lái)源。棉仁中油分含量高達(dá)30%～40%，棉籽油富含多種不飽和脂肪酸，其中油酸和亞油酸含量約占80%。FAD2是脂肪酸去飽和反應(yīng)的限速酶，決定了油脂中油酸和亞油酸的比例和油脂品質(zhì)，抑制FAD2基因的表達(dá)，能夠降低A12-脂肪酸去飽和酶的活性，致使種子中油酸含量增加。利用TALENs技術(shù)靶向敲除大豆FAD2-1A和FAD2-1B基因，純合雙基因突變體的油酸含量顯著上升，由20%提高到80%，而亞油酸含量大幅下降，由50%降至4%。Liu等利用RNAi技術(shù)抑制棉花FAD2-基因的表達(dá)，獲得的棉花高油酸品系High-Ole-lC和Mono-Cott的油酸含量分別達(dá)到77%和81%。近年來(lái)，棉花基因組研究進(jìn)展迅速，二倍體棉種雷蒙德氏棉（Ds）和亞洲棉（A2）以及四倍體棉種陸地棉（AD1）和海島棉（AD2）的基因組相繼被破譯，為利用生物信息學(xué)在全基因組范圍內(nèi)進(jìn)行重要基因家族的鑒定和分析提供了可能。目前，已知擬南芥基因組中含有17個(gè)FAD基因，水稻中有10個(gè)，油菜中多達(dá)84個(gè)。在雷蒙德氏棉基因組中，Liu等鑒定了19個(gè)FAD基因。然而，陸地棉中FAD基因家族的系統(tǒng)分析尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究利用最新發(fā)布的陸地棉標(biāo)準(zhǔn)系TM-I的基因組數(shù)據(jù)，對(duì)膜結(jié)合FAD基因家族進(jìn)行全基因組鑒定，分析其基因結(jié)構(gòu)、染色體定位、保守基序、基因復(fù)制和順式作用元件，并分析其在干旱脅迫、鹽脅迫及施加外源褪黑素下基因的表達(dá)模式，為進(jìn)一步研究棉花FAD基因家族各成員的功能奠定基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1供試材料

供試陸地棉（Gossypium hirsutum L．）品種為K836，種子由本實(shí)驗(yàn)室保存。采用1/2Hoagland營(yíng)養(yǎng)液水培法將棉花幼苗培養(yǎng)至兩葉一心。用100umol/L褪黑素進(jìn)行處理，分別于處理后0、3、6、12h對(duì)棉花葉片進(jìn)行取樣，每個(gè)樣品3次生物學(xué)重復(fù)，置于液氮中凍存?zhèn)溆谩?/p>

1.2陸地棉FAD基因鑒定與注釋

陸地棉標(biāo)準(zhǔn)系TM-1的基因組序列數(shù)據(jù)來(lái)自于CottonFGD數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//www.

cottonfgd.org/）。利用擬南芥的17個(gè)FAD基因的氨基酸序列作為查詢序列，檢索棉花基因組蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)（Blastp，E≤e-10）。同時(shí)，從Pfam數(shù)據(jù)庫(kù)（http：／／pfam.xfam. org/）下載FAD蛋白保守結(jié)構(gòu)域FA—desaturase（PF00487）的隱馬爾可夫模型文件，利用HMMER 3.0軟件搜索陸地棉的蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)。將獲得的候選序列提交Pfam和SMART（http：//smart.embl- heidelberg. de/）數(shù)據(jù)庫(kù)，確認(rèn)是否具有FAD蛋白保守結(jié)構(gòu)域。利用ExPASy（https：//web. expasy. org/compute—pi/）分析棉花FAD基因家族成員的分子量和等電點(diǎn)。利用CELLO（http：//cello. life. nctu. edu. tw/）對(duì)棉花FAD基因家族成員進(jìn)行亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)。

1.3陸地棉FAD的系統(tǒng)進(jìn)化和染色體定位分析

利用ClustalW軟件對(duì)擬南芥和陸地棉FAD蛋白序列進(jìn)行多重序列比對(duì)，利用MEGA-X軟件中的鄰接法（neighbor-joining，NJ）構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)，Bootstrap值設(shè)置為1000。根據(jù)陸地棉基因組提供的基因注釋信息，獲得FAD基因在各染色體上的位置，利用MapChart 2.32軟件繪制其染色體分布圖。

1.4陸地棉FAD基因結(jié)構(gòu)、保守基序和上游順式作用元件分析

首先從棉花基因組注釋文件（gff文件）獲得FAD基因的DNA和cDNA信息，利用GSDS 2.0軟件（http：//gsds.cbi.pku.edu. cn/）繪制棉花FAD基因家族成員的基因結(jié)構(gòu)圖23]：利用在線軟件MEME（http：//meme - suite. org/tools/meme）分析FAD蛋白的保守基序，基序數(shù)值設(shè)定為10。利用陸地棉基因組數(shù)據(jù)，提取FAD基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游1500bp序列，在PlantCARE數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//bioinformatics. psb. ugent. be/webtools/plantcare/html/）中檢索，鑒定上游啟動(dòng)子區(qū)域可能存在的順式作用元件。

1.5陸地棉FAD基因復(fù)制分析

利用MCScanX軟件分析陸地棉基因組內(nèi)的同源基因，如比對(duì)上的序列長(zhǎng)度超過(guò)長(zhǎng)序列長(zhǎng)度的75%且序列的相似性超過(guò)75%，則認(rèn)為此同源基因?yàn)閺?fù)制基因，并利用可視化工具Circos（ht-tp：//circos.ca/）展示復(fù)制的同源關(guān)系。采用KaKs_Calculator2.0計(jì)算復(fù)制基因的K（非同義替換率）和K（同義替換率）值，通過(guò)K／K值分析環(huán)境選擇壓力。

1.6RNA-seq分析

利用前期試驗(yàn)得到的陸地棉干旱（PEG）和鹽脅迫（NaCl）處理3、6、12、24h后的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)（未發(fā)表），篩選得到FAD基因表達(dá)量數(shù)據(jù)。利用FPKM（fragments per kilobase of million mappedreads）對(duì)原始表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并利用TBtools軟件繪制表達(dá)量熱圖。以log2（FC）絕對(duì)值大于1為差異基因的篩選標(biāo)準(zhǔn)。

1.7基因表達(dá)分析

采用北京艾德萊生物科技（Aidlab）有限公司植物RNA快速提取試劑盒（RN3802）提取葉片總RNA，分別取1ptg總RNA進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄，反應(yīng)體系和操作程序參照TRUE script RT Master Mix（ On-eStep gDNA Removal） -步法基因組清除反轉(zhuǎn)錄試劑盒（PC70）說(shuō)明。將反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物稀釋10倍，選擇Ubiquitin（GenBankNo.

AY189972）基因作為內(nèi)參基因，進(jìn)行定量RT-PCR，所用引物見(jiàn)表1，由北京六合華大基因科技有限公司合成。選用Aidlab公司的2xSybr Green qPCR Mix試劑盒，反應(yīng)體系為20uL：2xSYBR qPCR Mix10uL，基因特異性上下游引物各0.4uL（10umol/L），模板cDNA0.8uL，補(bǔ)ddH20至20uL。使用Ther-mo Fisher Scientific QuantStudio 5熒光定量PCR儀，反應(yīng)程序：95℃預(yù)變性3min;95℃15 s，60℃15 s，40個(gè)循環(huán)；熔點(diǎn)曲線程序?yàn)?5℃15 s，60℃1min，95℃15s。每個(gè)樣品進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)，采用2-△△法計(jì)算基因的表達(dá)量。利用Graphpad進(jìn)行差異顯著性分析。

2結(jié)果與分析

2.1陸地棉FAD基因家族成員的鑒定

在陸地棉基因組中共鑒定出37個(gè)FAD基因（表2），均含有保守的FA—desaturase結(jié)構(gòu)域（PF00487）。FAD蛋白的氨基酸序列長(zhǎng)度差異較大，GH_A13G0678最短，為308個(gè)氨基酸，而GH—A10G2629和GH_D10G2734最長(zhǎng)，均為450個(gè)氨基酸；GH_A13G0678的分子量最小，為35. 41kDa，GH_A12G1258的分子量最大，為51.87kDa;FAD蛋白的等電點(diǎn)差異較大，GH_D06G1474的等電點(diǎn)最小，為6.95，其余FAD蛋白的等電點(diǎn)均在7.29及以上，為堿性，以GH_D05G1245的等電點(diǎn)最大（9.37）。大多數(shù)FAD蛋白定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和質(zhì)膜上，少數(shù)FAD蛋白位于葉綠體中，僅GH＿D12G1274位于溶酶體中（表2）。

2.2陸地棉FAD基因的系統(tǒng)進(jìn)化和染色體定位分析

為了研究陸地棉FAD基因家族成員之間的進(jìn)化關(guān)系，我們利用陸地棉和擬南芥FAD蛋白序列構(gòu)建了系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)。按照親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，將陸地棉FAD基因家族分為4個(gè)亞家族，分別為First、Sphingolipid、Front-end和Omega亞家族（圖1）。4個(gè)亞家族中的FAD成員數(shù)量差異較大，其中，F(xiàn)irst亞家族中陸地棉FAD成員最少，僅有2個(gè)，而擬南芥FAD成員多達(dá)9個(gè)；Sphingolipid亞家族中僅含有1個(gè)擬南芥FAD成員，卻含有4個(gè)陸地棉成員：Front-end亞家族中陸地棉和擬南芥的FAD成員分別為10個(gè)和2個(gè)；Omega亞家族中陸地棉FAD成員數(shù)量最多，為21個(gè)，擬南芥FAD成員為5個(gè)。

根據(jù)陸地棉標(biāo)準(zhǔn)系TM-1的基因組注釋信息，將37個(gè)FAD基因定位在22條染色體上，其中AO1、A13和D01染色體上分別含有3個(gè)FAD基因；A05、A07、A10、A11、D05、D07、D10、D11和D13染色體上分別含有2個(gè)FAD基因：其余10條染色體上分別含有1個(gè)FAD基因（圖2）。

2.3陸地棉FAD基因結(jié)構(gòu)和保守基序分析

陸地棉FAD基因4個(gè)亞家族呈現(xiàn)不同的結(jié)構(gòu)特征（圖3）。First亞家族的FAD成員具有相同的基因結(jié)構(gòu)，均含有5個(gè)外顯子；Sphingolipid亞家族的FAD基因亦具有相同的基因結(jié)構(gòu)，均含有2個(gè)外顯子；Front-end亞家族的基因結(jié)構(gòu)也比較保守，10個(gè)FAD成員中，8個(gè)FAD基因含有1個(gè)外顯子，其余2個(gè)FAD成員含有2個(gè)或3個(gè)外顯子；Omega亞家族的基因結(jié)構(gòu)存在3種方式，11個(gè)FAD成員含有8個(gè)外顯子，2個(gè)成員含有10個(gè)外顯子，剩余的8個(gè)成員含有1個(gè)外顯子。

利用MEME分析陸地棉FAD蛋白的保守基序，共發(fā)現(xiàn)3個(gè)保守組氨酸基序（Histidine-box 1、Histidine-box 2和Histidine-box 3），但不同亞家族成員的組氨酸基序的序列不同（圖4）。Omega亞家族的Histidine-box 1為H[D/ElC[G/A]H，His-tidine-box 2為H[R/D][R/T/I] HH， Histidine-box3為H[V/I][I/A/P] HH，盡管中間的氨基酸殘基不同，但兩側(cè)均為保守的組氨酸殘基。Front-end亞家族的Histidine-box 1和Histidine-box 2序列十分保守；Histidine-box 3為Q[L/I/V] EHH，其起始氨基酸為谷酰胺。Sphingolipid亞家族成員的3個(gè)組氨酸基序都十分保守，且基序兩側(cè)皆為保守的組氨酸。First亞家族Histidine-box 3為典型的組氨酸基序，Histidine-box 1的最后一個(gè)氨基酸殘基為亮氨酸，而Histidine-box 2不具有典型的組氨酸基序特征。

2.4陸地棉FAD基因復(fù)制分析

基因復(fù)制在基因家族擴(kuò)張過(guò)程中發(fā)揮重要作用。利用MCScanX對(duì)陸地棉基因組中的基因復(fù)制事件進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)FAD基因家族共存在28對(duì)片段復(fù)制基因，無(wú)串聯(lián)復(fù)制基因。其中，21對(duì)基因復(fù)制發(fā)生在A和D亞基因組之間，4對(duì)發(fā)生在A亞基因組之內(nèi)，剩余3對(duì)發(fā)生在D亞基因組之內(nèi)（圖5），表明片段復(fù)制是棉花FAD基因家族擴(kuò)張的主要方式。隨后，利用KaKs_Calculator分析復(fù)制基因的K1/K2值，結(jié)果顯示所有復(fù)制基因的K1／K2值均小于0.55（表3）。

2.5陸地棉FAD基因上游順式作用元件分析

利用陸地棉FAD基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游1500bp序列分析順式作用元件，結(jié)果發(fā)現(xiàn)棉花FAD基因的上游序列除了存在啟動(dòng)子核心元件TATA-box和CAAT-box外，還存在許多激素和逆境脅迫響應(yīng)元件（圖6）。其中，植物激素響應(yīng)元件有9種，分別是ABRE、AuxRE、CGTCA-mo-tif、TGA-element、ERE、GARE-motif、P-box、TCA-element和TGACG-motif; ABRE、ERE和TCA-ele-ment分別響應(yīng)脫落酸、乙烯和水楊酸，TGACG -motif和CGTCA-motif為茉莉酸甲酯響應(yīng)元件，AuxRE和TGA-element為生長(zhǎng)素響應(yīng)元件，GARE-motif和P-box為赤霉素響應(yīng)元件。逆境脅迫響應(yīng)元件有6種，包括ARE、DRE、LTR、MBS、WUN-motif和TC-rich，分別是缺氧脅迫、冷害、低溫、干旱、損傷和防御響應(yīng)元件。

2.6陸地棉FAD家族基因在鹽脅迫和干旱脅迫下的表達(dá)特征

為明確FAD基因在鹽脅迫和干旱脅迫下的表達(dá)模式，基于轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)對(duì)37個(gè)FAD基因在兩種脅迫處理不同時(shí)間點(diǎn)陸地棉葉片中的表達(dá)量進(jìn)行聚類(lèi)分析，結(jié)果如圖7所示。

鹽脅迫下，37個(gè)FAD基因呈現(xiàn)不同的表達(dá)模式，其中有28個(gè)FAD基因在不同處理時(shí)間均有表達(dá)，7個(gè)FAD基因未檢測(cè)到表達(dá)信號(hào)，而GH一A06G1435基因僅在處理后6h檢測(cè)到表達(dá)量增加，GH一DOIG2529僅在處理后24h檢測(cè)到表達(dá)量增加。另外，28個(gè)FAD基因呈現(xiàn)不同的表達(dá)模式，17個(gè)FAD基因表達(dá)量降低，7個(gè)FAD基因表達(dá)量增加[log2（FC》1]，4個(gè)基因的表達(dá)量先增后降，2個(gè)基因的表達(dá)量先降后增（GH一D08G2811和GH_D11G0999）。

干旱脅迫下，37個(gè)FAD基因中有27個(gè)在不同處理時(shí)間均有表達(dá)，有6個(gè)未檢測(cè)到表達(dá)量變化，有4個(gè)僅在兩個(gè)處理時(shí)間點(diǎn)下表達(dá)量增加。另外，27個(gè)FAD基因中僅GH_D04G1454表達(dá)量增加，17個(gè)基因在干旱脅迫下表達(dá)量降低，9個(gè)基因僅在一個(gè)或兩個(gè)處理時(shí)間（6h或12h）點(diǎn)下表達(dá)量增加，其他時(shí)間點(diǎn)的表達(dá)量降低。

褪黑素作為一種重要的多效性抗氧化分子，能幫助植物抵御不利環(huán)境的危害，而且外源褪黑素能顯著緩解逆境脅迫引起的傷害。因此，本研究基于干旱脅迫和鹽脅迫下FAD基因的轉(zhuǎn)錄組結(jié)果，選出25個(gè)FAD基因（包括Front-end亞家族的8個(gè)，Omega亞家族的15個(gè)，F(xiàn)irst亞家族的1個(gè)，Sphingolipid亞家族的1個(gè)），通過(guò)在棉花苗期施加外源褪黑素，進(jìn)一步探究FAD基因在外源褪黑素下的表達(dá)特征。定量分析結(jié)果顯示，在褪黑素處理后，1個(gè)FAD基因（GH_AOIG1380）未檢測(cè)到表達(dá)量的變化，另外24個(gè)FAD基因與對(duì)照相比，有7個(gè)基因表達(dá)量增加，17個(gè)基因表達(dá)量降低，且上調(diào)表達(dá)的FAD基因均在處理后6h表達(dá)量增加最多。Front-end亞家族8個(gè)FAD基因中有6個(gè)基因在褪黑素處理后表達(dá)量增加，2個(gè)基因表達(dá)量降低；Omega亞家族表達(dá)的14個(gè)FAD基因中僅有1個(gè)在處理后表達(dá)量增加，其他基因都呈現(xiàn)表達(dá)量降低趨勢(shì)；First、Sphingolipid亞家族的各1個(gè)基因則均在處理后表現(xiàn)為表達(dá)量降低（圖8）。

3討論與結(jié)論

植物脂肪酸作為儲(chǔ)藏油脂和細(xì)胞膜脂的重要組分，既為植物的生長(zhǎng)發(fā)育提供能量，也在響應(yīng)多種逆境脅迫中發(fā)揮重要作用。FAD是植物脂肪酸進(jìn)一步去飽和反應(yīng)中的關(guān)鍵酶，目前已在擬南芥、水稻、花生、大豆和油菜等物種中相繼完成了全基因組水平上的鑒定和分析。本研究從陸地棉基因組中鑒定出37個(gè)FAD基因，而二倍體雷蒙德氏棉僅含有19個(gè)FAD成員，是其1.95倍，造成這種差異的原因可能是棉花進(jìn)化過(guò)程中的異源多倍化現(xiàn)象。棉屬植物進(jìn)化分析表明，在170萬(wàn)～190萬(wàn)年前，陸地棉由A基因組供體亞洲棉和D基因組供體雷蒙德氏棉種間雜交加倍而成。另外，陸地棉FAD基因數(shù)量遠(yuǎn)多于模式植物擬南芥和水稻，分別是其2.18倍和3.70倍。

進(jìn)化分析將陸地棉和擬南芥的FAD基因分為4個(gè)亞家族，且每個(gè)物種的FAD基因在4個(gè)亞家族中均有分布，表明FAD基因的分化可能早于棉花和擬南芥的物種分化。除了First亞家族，其他3個(gè)亞家族中陸地棉FAD基因的數(shù)量遠(yuǎn)多于擬南芥，預(yù)示Omega、Front-end和Sphingolipid亞家族中的陸地棉FAD基因可能在進(jìn)化過(guò)程中發(fā)生了物種特異性擴(kuò)張。這一結(jié)果與之前二倍體雷蒙德氏棉中的報(bào)道一致。

基因復(fù)制是植物進(jìn)化的主要?jiǎng)恿?，主要包括串?lián)復(fù)制、片段復(fù)制和全基因組復(fù)制。本研究在陸地棉FAD基因家族中發(fā)現(xiàn)了28對(duì)復(fù)制基因，來(lái)源于4個(gè)亞家族，且全為片段復(fù)制，表明在陸地棉進(jìn)化過(guò)程中FAD基因由于片段復(fù)制發(fā)生了基因家族擴(kuò)張。。值常用來(lái)檢驗(yàn)同源基因是否經(jīng)歷了選擇作用，K/K>1，認(rèn)為有正選擇作用，為純化或負(fù)選擇作用；K/K=1，則認(rèn)為存在中性選擇作用。本研究中所有復(fù)制基因的K／K值均小于1，表明陸地棉FAD基因在進(jìn)化過(guò)程中經(jīng)歷了純化選擇作用。

順式作用元件分析發(fā)現(xiàn)，陸地棉FAD基因的啟動(dòng)子區(qū)含有植物激素和逆境脅迫響應(yīng)元件，預(yù)示其可能在激素信號(hào)響應(yīng)和防御逆境脅迫中起作用。目前，已知雷蒙德氏棉中有7個(gè)FAD基因受低溫誘導(dǎo)表達(dá)．5個(gè)FAD基因受低溫抑制表達(dá)。部分FAD基因呈現(xiàn)組織特異性表達(dá)，如FAD2-1在發(fā)育的種子中特異表達(dá)，F(xiàn)AD2-2和FAD2-3在種子發(fā)育過(guò)程中組成型表達(dá)，在葉片中少量表達(dá)。

植物中位于質(zhì)膜上的脂肪酸大部分是不飽和脂肪酸，而植物對(duì)環(huán)境脅迫的抗性與質(zhì)膜上脂肪酸的不飽和程度密切相關(guān)，膜結(jié)合基因?qū)S持植株在多種脅迫下的正常生長(zhǎng)起著非常重要的作用。在擬南中，F(xiàn)AD2和FAD6是提高幼苗早期生長(zhǎng)耐鹽性的重要基因，F(xiàn)AD7基因的反義表達(dá)則降低了對(duì)鹽脅迫和干旱脅迫的耐性。在番茄中超表達(dá)LeFAD3基因增強(qiáng)幼苗早期生長(zhǎng)的耐鹽性。為探究陸地棉FAD基因在逆境脅迫下的表達(dá)模式，利用鹽脅迫和干旱脅迫的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)對(duì)陸地棉37個(gè)FAD基因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)70%以上的FAD基因?qū)煞N脅迫均有應(yīng)答，其中下調(diào)表達(dá)的FAD基因分別占54%和63%。值得注意的是，本研究Front-end亞家族包含的10個(gè)基因中除了亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)在溶酶體的GH一D12G1274基因外，其余9個(gè)基因全部定位于質(zhì)膜，干旱脅迫后7個(gè)基因都是下調(diào)表達(dá)，GH_A12G1258和GHD11G0999基因也僅在6h或24h表達(dá)量增加，說(shuō)明干旱脅迫可能會(huì)抑制質(zhì)膜上FAD基因的表達(dá)。

褪黑素在植物非生物脅迫防御系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，且?guī)缀跛蟹巧锩{迫引起的過(guò)氧化傷害都能被褪黑素緩解。褪黑素提高植物對(duì)環(huán)境脅迫抗性機(jī)制主要是通過(guò)提高抗氧化物質(zhì)含量和抗氧化酶活性，改善光合系統(tǒng)，調(diào)控激素合成和代謝，調(diào)控植物細(xì)胞中初級(jí)和次級(jí)代謝，刺激細(xì)胞合成更多的保護(hù)物質(zhì)等方式。通過(guò)定量PCR，進(jìn)一步分析了25個(gè)FAD基因在施加外源褪黑素后的表達(dá)特征，發(fā)現(xiàn)17個(gè)基因下調(diào)表達(dá)．7個(gè)基因上調(diào)表達(dá)，1個(gè)基因沒(méi)有表達(dá)變化。值得注意的是，F(xiàn)ront-end亞家族中的5個(gè)基因在干旱脅迫后下調(diào)表達(dá)而在褪黑素處理后上調(diào)表達(dá)，且在處理后6h表達(dá)量顯著增加，它們可作為候選基因用于后續(xù)基因功能的進(jìn)一步探究。本研究結(jié)果可為進(jìn)一步揭示陸地棉FAD基因逆境響應(yīng)機(jī)理提供參考。