热带作物学报

作者：王雨, 郑芸霏, 赵海旭, 李美英, 谢郑楠, 叶晓雪, 纪长绵, 胡伟

单位：1.中国热带农业科学院三亚研究院， 海南三亚 572025,2.中国热带农业科学院热带生物技术研究所， 海南海口 571101,3.河南农业大学农学院， 河南郑州 450046,4.中国热带农业科学院椰子研究所， 海南文昌 571339

关键词：木薯,AHL基因家族,生物信息学分析,表达分析,调控网络

基金：海南省自然科学基金联合项目(2021JJLH0034),国家自然科学基金项目(32460528),“崖州湾”菁英人才科技专项项目(SCKJ-JYRC-2023-75)

AT-Hook基序核定位（AT-hook Motif Nuclear Localized，AHL）蛋白作为植物中广泛存在的调控因子，在植物生长发育调控和逆境胁迫中发挥重要作用。尽管该基因家族在多个植物中已被研究，但木薯（Manihot esculenta）AHL家族的基因组学特征、进化机制及其表达调控模式仍未见报道。本研究基于木薯SC205的参考基因组，通过全基因组鉴定、系统进化分析、基因结构解析以及大规模转录组数据整合，系统揭示MeAHL家族的进化特征、基因表达模式和调控模块。研究共鉴定41个MeAHL基因，其中40个为不稳定蛋白，氨基酸数量介于188~446 aa之间。系统进化分析将其分为Clade A和Clade B两个分支，并在Chr01和Chr02染色体的远端粒区域发现2个MeAHL基因簇。进化机制分析表明全基因组复制（WGD）事件是驱动该家族扩张的主要进化动力。结构域分析显示MeAHL基因含有PPC/DUF296结构域和AT-hook基序：Clade A基因含有单个Type-I AT-hook基序，而Clade B基因多具有Type-I和Type-II双基序。启动子顺式作用元件分析揭示MeAHL基因启动子区富集光响应元件、植物激素响应元件以及生物/非生物胁迫响应元件，暗示其功能多样性。多组织转录组分析显示MeAHL两个分支在11种不同组织中呈现差异表达模式，暗示其亚家族功能分化。非生物/生物胁迫转录组分析表明，部分MeAHL对干旱（ABA/PEG处理）、木薯细菌性萎蔫病（Xanthomonas axonopodis pv. manihotis）和螨虫侵害等胁迫具有显著响应，且呈现分支特异性的表达模式。蛋白互作网络分析显示部分MeAHL可与bHLH、NAC、ARF、NB-LRR等参与发育调控和逆境响应相关的蛋白形成功能模块。本研究结果系统解析MeAHL基因家族进化特征与亚家族功能分化，及其响应不同生物学过程的基因表达模式和部分MeAHL的调控模块，为利用该家族基因进行木薯分子育种设计提供理论依据。

来源：2025年第10期

《热带作物学报》期刊编辑部

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