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棉花是全球性经济作物,更是我国重要的经济作物,主要用于生产天然纤维和棉籽油,是重要的纺织工业原料,又是盐碱地先锋作物,陆地棉(Gossypium hirsutum L.)是目前我国种植最为广泛的棉种之一。由于粮棉争地问题的激化,棉花的种植地域受到了严重的影响,逐渐的向偏远的内陆高原以及盐碱地迁移,对棉花的抗逆性提出了更高的要求。因此,对棉花的抗逆相关基因进行生物信息学鉴定和基因组学分析,对解析棉花抗逆机理和培育抗逆品种具有重要参考价值。本研究以陆地棉、亚洲棉和雷蒙德氏棉全基因组测序数据为基础,通过生物信息学手段,对三个棉种碱性区亮氨酸拉链(basic region-leucine zipper,bZIP)转录因子基因家族进行了基因组学的鉴定及分析,为陆地棉bZIP基因的功能研究与利用提供参考。主要研究结果如下:1.在陆地棉基因组中鉴定出151个bZIP基因,亚洲棉基因组中鉴定出85个bZIP基因,雷蒙德氏棉基因组中鉴定出86个bZIP基因使用BioEdit软件,以拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa L.)的bZIP基因全长蛋白序列为查询,在陆地棉基因组中共检索到884个候选基因。将其全长蛋白质序列提交至HMMER和CDD数据库中,亚洲棉以及雷蒙德氏棉采用同样的筛选鉴定方法,最终确定了151个陆地棉bZIP基因、亚洲棉85个、雷蒙德氏棉86个。按照基因在染色体上的位置将陆地棉bZIP基因分别命名为GhbZIP1-GhbZIP151,亚洲棉bZIP基因分别命名为GabZIP1-GabZIP85,雷蒙德氏棉bZIP基因分别命名为GrbZIP1-GrbZIP86。2.bZIP基因家族的基因组学分析蛋白理化性质预测结果表明,陆地棉bZIP基因编码蛋白长度在106~689个氨基酸之间,相对分子量(Mw)为12.147~75.07 kDa,等电点(pI)为4.358~11.251。亚洲棉bZIP基因编码蛋白长度在90~689个氨基酸之间,相对分子量(Mw)为10.397~75.169 kDa,等电点(pI)为4.358~10984。雷蒙德氏棉bZIP基因编码蛋白长度在67~688个氨基酸之间,相对分子量(Mw)为8.095~75.084 kDa,等电点(pI)为4.326~11.239。亚细胞定位预测结果显示,鉴定出的陆地棉中有2个bZIP基因(GhbZIP10和GhbZIP83)以及雷蒙德氏棉中有1个bZIP基因(GrbZIP26)分布在叶绿体上,除此外其他基因均分布在细胞核中。基因结构分析结果表明,陆地棉bZIP基因外显子数目为1~13个、长度范围为113~1890 bp,其中有53.6%的基因含有4~6个外显子。染色体物理图谱显示,148个GhbZIP基因不均匀分布在26条染色体上,其中A、D组染色体上分别有73个和75个,其它3个GhbZIP基因定位在3个不同的Scaffolds上。亚洲棉GabZIP基因外显子数目为1~8个、长度范围为89.3~1035 bp,其中有35.3%的基因含有4个外显子。染色体物理图谱显示,82个GabZIP基因不均匀分布在13条染色体上,其它3个GabZIP基因定位在3个不同的Scaffolds上。雷蒙德氏棉GrbZIP基因外显子数目为1~6个、长度范围为102~1354.5 bp,其中有44.2%的基因含有2或4个外显子。染色体物理图谱显示,85个GrbZIP基因不均匀分布在13条染色体上,另外1个GrbZIP基因定位在Scaffolds上。经过蛋白保守基序分析,共检索出30个蛋白保守基序,三个棉种中每个成员上蛋白保守基序的数量为1-10个。其中有些motif在大多数亚家族中均有分布,而有些motif则只存在于个别亚家族中。这种差异为研究棉花bZIP基因家族不同亚家族之间的功能差异提供了参考。系统发育分析结果显示,陆地棉bZIP基因家族可分为12个亚家族,亚洲棉bZIP基因家族可分为10个亚家族,雷蒙德氏棉bZIP基因家族可分为11个亚家族,G亚家族只有GhbZIPs中存在,且GabZIPs中没有D亚家族,其他亚家族均存在三个棉种中,其中在拟南芥中不含有N亚家族,在三棉种中是一个新的亚家族。虽然每个亚家族基因的数量差异较大,但基因结构与蛋白保守基序分析的结果均支持这一分类。基因复制分析结果表明,GhbZIP基因中共发现86对复制基因,结合其在染色体上的位置,它们全部为片段复制。环境选择压力分析结果表明,82对复制基因Ka/Ks<1,这些基因在复制后经历了强烈的纯化选择作用,其功能并没有发生严重的分化;4对复制基因Ka/Ks>1,它们在片段复制后经历了正选择效应。3.陆地棉bZIP基因在盐胁迫下的分析为探究陆地棉bZIP基因在盐胁迫下的表达模式,本研究利用盐处理后的陆地棉bZIP基因表达量的转录组测序数据绘制表达量热图。分析后发现,盐胁迫下陆地棉bZIP基因的表达均出现了不同程度的上调或者下调。热图显示,基因的正负调控模式中有持续正调控、持续负调控以及正调控和负调控后逐渐恢复正常表达水平四种模式。根据其表达情况猜测其中24个基因对于响应盐胁迫有显著的调控功能。这些结果说明陆地棉bZIP基因能够响应盐胁迫,并参与表达调控,与陆地棉耐盐性密切相关。