雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶全基因組鑒定和表達分析

高正銀, 孫文杰, 宋曉云, 胡 軾, 左開井

上海交通大學農業與生物學院, 上海 200240

棉花纖維是重要的天然紡織材料。棉花纖維是由棉花胚珠種皮細胞發育而來的單細胞結構[1]。成熟的棉花纖維主要由纖維素(大于90%)組成，此外還有少量的非纖維素成分，例如：果膠、木聚糖、木質素和木質素類酚醛物質[2,3]，其中，木質素的合成過程影響了成熟纖維的品質包括纖維的長度和強度等，其分子機理有待進一步的研究。

過氧化物酶是一個重要的酶家族，廣泛存在于植物、動物和微生物中，催化氧化還原反應[4]。過氧化物酶分為三類：①第Ⅰ類過氧化物酶(Class Ⅲ Peroxidases，Class Ⅰ Prxs)為細胞內過氧化物酶，包含抗壞血酸過氧化物酶、細胞色素C過氧化物酶以及過氧化氫酶。抗壞血酸過氧化物酶存在于植物和酵母的葉綠體或細胞質中，可以控制過氧化氫分子的濃度。細胞色素C過氧化物酶能夠與細胞色素C形成復合物，催化過氧化氫還原為水[5]。②第Ⅱ類過氧化物酶(Class Ⅱ Peroxidases，Class Ⅲ Prxs)包括木質素酶和其他細胞外真菌過氧化物酶[6]。③第Ⅲ類過氧化物酶(Class Ⅲ Peroxidases，Class Ⅲ Prxs，secreted plant peroxidases)是植物特有的一個巨大的過氧化物酶家族，存在于植物細胞外空間或液泡中[7]。該類蛋白的三維結構由大部分的α螺旋和小部分的β折疊組成，血紅素分子結合于近C端結構域和N端結構域之間的α螺旋上(圖1B)[8]。其蛋白序列存在高度保守的序列和不保守的可變序列，蛋白一級結構中有4個高度保守的結構域：血紅素結合位點、活性位點、底物結合位點和2個保守的鈣結合位點[9～12]。家族的所有成員共享一個血紅素假體基團，以過氧化氫作為電子受體，催化一個多步驟氧化反應，與過氧化氫解毒、生長素分解代謝、木質素生物合成和應激反應有關。

圖1 第Ⅲ類過氧化物酶基因和三維蛋白結構示意圖Fig.1 Gene and 3D protein structure of Class Ⅲ Peroxidases.A：第Ⅲ類過氧化物酶基因編碼序列經典模式結構示意圖；Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ 為3個高度保守的內含子區域。B: 第Ⅲ類過氧化物酶基蛋白三維結構示意圖；α螺旋和β折疊分別用藍色和紅色表示，血紅素分子(粉色)結合于N端結構域和C端結構域之間的α螺旋上，鈣原子用灰色球形表示。

第Ⅲ類過氧化物酶(Class Ⅲ Prxs)又稱為分泌性植物過氧化物酶，廣泛存在于植物各組織的細胞外空間或液泡中，參與過氧化氫解毒、生長素分解代謝、木質素生物合成和應激反應等生理過程[13]， 然而參與這些生理過程的機理仍然未被解釋。在擬南芥基因組中有73個第Ⅲ類過氧化物酶被鑒定[7, 14]，大多數第Ⅲ類過氧化物酶基因廣泛在植物各組織中表達，目前擬南芥中只有3個基因被證實在根部特異性表達[15]。第Ⅲ類過氧化物酶木質素是維管束植物細胞壁的主要成分，是一種復雜的芳香雜聚物，木質素的聚合是通過第Ⅲ類過氧化物酶或漆酶催化的氧化偶聯過程，是一種新的單體與細胞壁中生長的聚合物(或低聚體)發生重復自由基偶聯而進行的[16～18]。在煙草、擬南芥、白楊等植物中都有研究表明過氧化物酶參與催化木質素的合成過程，不同的過氧化物酶在特定的器官、細胞和發育階段參與木質素合成[19～21]。第Ⅲ類過氧化物酶能夠通過消耗或產生活性氧ROS參與多種抗逆過程，如重金屬脅迫、病原體入侵、臭氧過多、溫度脅迫、缺氧、磷酸鹽缺乏、硫缺乏和缺鉀等[22]。因此，過氧化物酶基因的表達依賴于多種不良的環境因素。研究表明，還有一些第Ⅲ類過氧化物酶通過氧化生長素以及產生·OH參與了植物生長過程。擬南芥中大多數第Ⅲ類過氧化物酶的編碼序列具有經典模式結構：包含有4個外顯子和3個完全保守的內含子，目前在擬南芥基因組中有73個第Ⅲ類過氧化物酶被鑒定[7,14]，而只有3個基因被證實在根部特異性表達[15]，研究發現，擬南芥AtPrx33和AtPrx34除了參與抗逆過程還參與了根的伸長[23]。在葡萄和西葫蘆中也發現第Ⅲ類過氧化物酶能夠調控IAA的含量進而影響細胞的伸長[24,25]。

在棉花植株生長的過程中，第Ⅲ類過氧化物酶起到重要的功能。例如，抵抗病原體攻擊、耐鹽、參與植物激素和生物堿的代謝[26～28]。此外，在棉花纖維的伸長發育過程中，有多種細胞活動需要第Ⅲ類過氧化物酶參與催化氧化還原反應，例如細胞壁化合物的聚合[4,26,29,30]。在棉花纖維發育過程中特異高表達的第Ⅲ類過氧化物酶可能參與調控棉花纖維的起始、伸長以及次生壁合成等過程，尤為值得關注。有研究表明GhPOX1在快速伸長的纖維細胞中大量表達，qRT-PCR分析發現該基因在伸長的纖維細胞中的表達量是胚珠、花、根、莖和葉片中的400倍以上，進一步實驗也證明該基因確實參與調控棉花纖維的伸長過程[31]。

為了進一步系統分析第Ⅲ類過氧化物酶在纖維伸長過程中的功能，鑒定與纖維發育有關的過氧化物酶基因，本研究擬通過生物信息學手段和轉錄組數據分析對雷蒙德第Ⅲ類過氧化物酶家族基因進行系統分類和表達分析，鑒定可能參與調控棉花纖維的起始、伸長以及次生壁合成等過程的關鍵基因，為進一步探究第Ⅲ類過氧化物酶在棉花纖維發育過程中的功能提供參考依據。

1 材料方法

1.1 雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶基因確定和序列獲取

在Cottongen(https://www.cottongen.org/find/genes)棉花基因組數據庫，以peroxidase為關鍵詞搜索Gossypiumraimondii(D5) genome JGI assembly v2.0 (annot v2.1)數據庫，獲得候選序列301條。進行序列比對、進化樹構建，蛋白亞細胞定位預測(http://cello.life.nctu.edu.tw/)[32,33]，以及保守域結構分析(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Struc-ture/cdd/wrpsb.cgi)[34]，進一步對第Ⅲ類過氧化物酶候選基因進行確定。利用ExPASy (http://www.expasy.org/) 計算候選蛋白的等電點和分子量。

1.2 雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶基因結構分析以及進化樹構建

利用 ClustalX 2.0進行多重序列比對[35]，然后用MEGA 6.0 構建Neighbor-joining (NJ) 進化樹[36]。用Gene Structure Display (http://gsds.cbi.pku.edu.cn/)[37]，對候選蛋白的CDS和基因組序列進行分析，獲得其基因結構。

1.3 雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶家族基因表達分析

從NCBI的SRA (https://www.ncbi.nlm.nih.gov)轉錄組數據庫中篩選陸地棉TM-1不同組織(根、莖、葉和不同發育時期纖維0～25DPA)轉錄組數據并下載SRP044705。對轉錄組數據進行分析，具體如下：①數據解壓：將數據從.sra格式轉化為.fastq格式；②數據剪切：剪切數據中低質量部分，數據會壓縮；③建立棉花參考基因組的bowtie2的索引文件；④利用TopHat2 將RNA-Seq 數據進行快速剪接映射到棉花基因組上；⑤利用HTSeq-count計算比對數；⑥計算所有基因組各個位點的rpkm值[38]。從所有rpkm值中提取候選基因的對應值，繪制heatmap進行分析。

1.4 第Ⅲ類過氧化物酶家族基因qRT-PCR分析

本研究所用棉花材料陸地棉品種冀棉14。引用Hasenfratz掛牌法，取開花期間不同時期(0、5 DPA、10 DPA、20 DPA、25 DPA) 的纖維材料迅速放于液氮中冷凍存儲。使用多糖多酚植物總RNA提取試劑盒(購自天根公司)提取棉花總RNA,將所得RNA于-70℃ 條件下凍存備用。進一步反轉錄獲得棉花纖維組織cDNA。

根據要定量分析的基因序列設計基因特異性引物(表1)。利用ubiquitin基因作為內參，以△CT法對棉花纖維不同發育時期基因的表達水平進行qRT-PCR分析。

2 結果與分析

2.1 雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶家族蛋白的確定和聚類分析

在Cottongen(https://www.cottongen.org/find/genes)棉花基因組數據庫，以“peroxidase”為關鍵詞搜索Gossypiumraimondii(D5) genome JGI assembly v2.0 (annot v2.1)數據庫，獲得了301個棉花過氧化物酶家族候選蛋白序列，下載并進行分析。利用NCBI conserved domain 工具對下載的蛋白序列進行比對分析，選擇具有第Ⅲ類過氧化物酶保守結構、血紅素結合位點、活性位點、底物結合位點和2個保守的鈣結合位點的蛋白，排除其他201個第Ⅰ類、第Ⅱ類過氧化物酶家族的蛋白，最終確認雷蒙德棉花基因組中有90個第Ⅲ類過氧化物酶蛋白。所有的這90個蛋白具有第Ⅲ類過氧化物酶的典型特征，包含4個保守結構域。用Neighbour-joining法對90個第Ⅲ類過氧化物酶蛋白進行了進化樹分析，根據聚類分析的結果將第Ⅲ類過氧化物酶蛋白分為8個亞類，每個亞類用不同的顏色加以區分如圖2，其中第Ⅳ亞類包含的蛋白數量最多。對90個蛋白進行亞細胞定位預測，發現這些蛋白分別定位于細胞質、細胞膜、胞外和周質空間等(表2)。

表1 本研究所用的引物序列Table 1 Primers used in this investigation.

2.2 雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶家族蛋白的結構和分類特征

本文對雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶家族基因的結構分類和進化關系進行了分析。該家族總共有90個成員，分布于棉花的13條染色體上。參考擬南芥和水稻第Ⅲ類過氧化物酶基因結構的分類方法，對雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶家族基因的結構進行分析，結果顯示該家族基因存在高度保守的序列和不保守的可變序列。其序列保守性主要表現在外顯子序列的高度保守和內含子位點高度的保守(圖3)。

此外，在經典的4個外顯子-3個內含子模型的基礎上，內含子的數量發生了缺失和增加。圖4為雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶基因結構分類示意圖，黃色區域表示外顯子，對應的數字表示外顯子序列長度范圍，黑色線段表示內含子插入位點。在90個成員中有55個基因(占整個家族成員數量的61%)具有過氧化物酶基因典型的4個外顯子-3個內含子的結構(圖4H,I)，這種結構也廣泛存在于擬南芥和水稻中[7,14]，還有35個基因在4個外顯子-3個內含子的模型上缺失或增加1～3個內含子(圖4A～G,J,K)。

表2 雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶蛋白八個亞群保守域和亞細胞定位分析結果Table 2 The conserved domain and protein subcellular localization analysis of eight subgroup of Gossypium raimondii Class Ⅲ peroxidases.

續表 Continued亞群基因 ID基因名稱CDD Accession蛋白質名稱可能的定位IVGorai.008G007700GrPrx45cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.008G007500GrPrx43cd00693secretory_peroxidase細胞質Gorai.008G007600GrPrx44cd00693secretory_peroxidase細胞質Gorai.006G074900GrPrx28cd00693secretory_peroxidase細胞質Gorai.011G184600GrPrx73cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.011G184500GrPrx72cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.008G172200GrPrx49cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.005G150500GrPrx26cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.005G150600GrPrx27cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.013G099400GrPrx85cd00693secretory_peroxidase外膜Gorai.013G099600GrPrx87cd00693secretory_peroxidase外膜Gorai.013G099500GrPrx86cd00693secretory_peroxidase外膜Gorai.009G017700GrPrx55cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.002G208800GrPrx9cd00693secretory_peroxidase細胞質Gorai.012G046400GrPrx79cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.008G264300GrPrx52cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.004G049000GrPrx13cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.004G049200GrPrx15cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.004G049100GrPrx14cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.009G064700GrPrx56cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.001G039200GrPrx2cd00693secretory_peroxidase外膜Gorai.008G281600GrPrx53cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.003G006600GrPrx10cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.010G001900GrPrx65cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.009G192200GrPrx60cd00693secretory_peroxidase周質VGorai.010G131800GrPrx67cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.005G077600GrPrx23cd00693secretory_peroxidase外膜Gorai.008G090200GrPrx48cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.007G234600GrPrx40cd00693secretory_peroxidase細胞質VIGorai.007G065200GrPrx37cd00693secretory_peroxidase細胞質Gorai.007G049900GrPrx36cd00693secretory_peroxidase細胞質Gorai.007G070800GrPrx38cd00693secretory_peroxidase細胞質Gorai.007G199700GrPrx39cd00693secretory_peroxidase細胞質Gorai.009G198700GrPrx61cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.008G228500GrPrx51cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.005G068200GrPrx22cd00693secretory_peroxidase外膜Gorai.008G174200GrPrx50cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.005G149000GrPrx25cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.012G150400GrPrx83cd00693secretory_peroxidase外膜Gorai.008G073800GrPrx46cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.010G127400GrPrx66cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.004G093200GrPrx17cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.006G143400GrPrx29cd00693secretory_peroxidase細胞質Gorai.007G238800GrPrx41cd00693secretory_peroxidase細胞質Gorai.004G265900GrPrx21cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.004G093000GrPrx16cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.002G168400GrPrx8cd00693secretory_peroxidase外膜

續表 Continued亞群基因 ID基因名稱CDD Accession蛋白質名稱可能的定位VIIGorai.N001200GrPrx88cd00693secretory_peroxidase外膜Gorai.006G234200GrPrx35cd00693secretory_peroxidase細胞質Gorai.006G234100GrPrx34cd00693secretory_peroxidase細胞質Gorai.N001400GrPrx90cd00693secretory_peroxidase外膜Gorai.N001300GrPrx89cd00693secretory_peroxidase外膜Gorai.006G233900GrPrx33cd00693secretory_peroxidase細胞質Gorai.006G233800GrPrx32cd00693secretory_peroxidase細胞質Gorai.011G129800GrPrx70cd00693secretory_peroxidase周質ⅧGorai.011G211300GrPrx76cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.011G211100GrPrx75cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.011G211400GrPrx77cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.011G129900GrPrx71cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.004G234900GrPrx19cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.009G361800GrPrx63cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.003G151700GrPrx12cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.013G005800GrPrx84cd00693secretory_peroxidase外膜Gorai.012G016200GrPrx78cd00693secretory_peroxidase周質Gorai.009G295200GrPrx62cd00693secretory_peroxidase周質

圖2 雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶蛋白聚類分析Fig.2 Phylogenetic analysis of Gossypium raimondii Class Ⅲ peroxidases.

圖3 雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶基因結構分析圖Fig.3 Gene structure analysis of Gossypium raimondii Class Ⅲ peroxidases.注：每個亞家族用不同的顏色加以區分，藍色區域表示5’和3’非編碼區，黃色區域表示外顯子，黑色線段表示內含子。

圖4 雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶基因結構分類示意圖Fig.4 Structure classification of Gossypium raimondii Class Ⅲ peroxidase genes.

2.3 第Ⅲ類過氧化物酶家族基因在棉花纖維發育過程中的表達模式分析

目前生產應用的棉花均為AADD的四倍體棉花，為了分析第Ⅲ類過氧化物酶基因家族在纖維起始發育及伸長發育過程中的可能功能，因此本研究利用陸地棉TM-1轉錄組數據對所有的第Ⅲ類過氧化物酶家族基因在纖維發育過程中的表達模式進行了分析。結果顯示第Ⅲ類過氧化物酶基因在纖維發育的不同階段表達的基因有所不同，具有3種不同的表達模式(圖5)，而它們的表達趨勢變化暗示它們參與不同的生化途徑，行使不同的功能。

進一步對3種表達模式的代表性基因進行組織時空表達模式分析，結果如圖6所示，表達模式一：該類過氧化物酶基因在棉纖維發育的起始階段表達量上調，如GrPrx21、GrPrx36、GrPrx57和GrPrx59等。這類基因的表達量在纖維起始階段0 DPA達到最高，進入纖維伸長期后立即快速下降。表達模式二：該類過氧化物酶基因在棉纖維發育的伸長階段表達量持續顯著上升，然后隨著進入次生壁合成期后表達量顯著降低，如GrPrx3、GrPrx32、GrPrx56和GrPrx61等基因，暗示其可能在棉花纖維的快速伸長期起到重要的作用。表達模式三：過氧化物酶基因在纖維快速伸長期結束進入次生壁合成期后表達量迅速上升，如GrPrx11、GrPrx16、GrPrx66和GrPrx77等，這類基因可能在棉花纖維次生壁合成過程中起到重要的作用。

圖5 90個雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶家族基因在纖維(0 DPA、5 DPA、10 DPA、20 DPA、25DPA)中的表達模式Fig.5 The expression pattern of 90 Gossypium raimondii Class Ⅲ peroxidase genes in fiber(0 DPA、5 DPA、10 DPA、20 DPA、25DPA).注：紅色表示表達量較高，藍色表示表達量較低。

圖6 纖維發育過程中三種不同表達模式的雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶基因表達示例Fig.6 The illustration of three different expression pattern of Gossypium raimondii Class Ⅲ peroxidases genes during cotton fiber development.

為了進一步驗證轉錄組數據分析結果的可靠性，選取具有代表性的三種不同表達模式的基因分別進行qRT-PCR分析。轉錄組分析結果表明，GrPrx21、GrPrx3和GrPrx11分別屬于三種不同表達模式。如圖7所示，對三個不同表達模式的基因在纖維發育的0 DPA、5 DPA、10 DPA、20 DPA和25 DPA時期的基因表達水平進行qRT-PCR分析，發現：GrPrx21在纖維發育0 DPA時基因的表達量最高，進入纖維伸長期后表達水平持續降低；GrPrx3基因的表達水平從0 DPA到25 DPA呈現先上升后下降的模式，在10 DPA表達水平達到最高；GrPrx11在0 DPA、5 DPA、10DPA基因的表達量很低，直到進入次生壁合成階段(20～25 DPA)，其表達水平急速上升；上述qRT-PCR結果均與轉錄組分析結果相一致。

圖7 纖維發育過程中三種不同表達模式的第Ⅲ類過氧化物酶基因定量分析Fig.7 qRT-PCR analysis of three different expression pattern Gossypium raimondii Class Ⅲ peroxidases genes during cotton fiber development.A.GrPrx21基因; B.GrPrx3基因; C:GrPrx11基因。

3 討論

第Ⅲ類過氧化物酶作為重要的催化植物體內各種氧化還原反應的保護酶類家族參與調控植株生長、發育和抗逆等多種生化途徑。相關研究表明，過氧化物酶在棉花纖維的伸長過程中起到重要的調控作用，可能參與棉花雄性生殖過程以及響應抗病等過程。例如：GhPOX1在快速伸長的纖維細胞中大量表達，參與了棉花纖維的發育過程，qRT-PCR分析發現該基因在伸長的纖維細胞中的表達量是胚珠、花、根、莖和葉片中的400倍以上[31]。Ghpod(cDNA GenBank Accession Number: EU196676)在棉花的花器官中特異表達，可能參與棉花雄性生殖過程[39]。在大麗輪枝菌侵染棉花植株后，一些第Ⅲ類過氧化物酶基因響應并且表達量發生了變化[40]。

擬南芥、水稻、玉米、楊樹、梨和二穗短柄草全基因組的第Ⅲ類過氧化物酶已經被鑒定[7,14,41～44]。在棉花中關于第Ⅲ類過氧化物酶的研究比較少，因此系統全面的研究棉花中的第Ⅲ類過氧化物酶具有重要的意義。本文通過對已經注釋的雷蒙德棉基因組進行搜索，鑒定得到了90個雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶基因。對所有的第Ⅲ類過氧化物酶蛋白及其CDS序列進行同源比對、構建進化樹，整合已有的擬南芥過氧化物酶功能研究結果，將90個過氧化物酶蛋白分為8個亞家族。進化樹分析結果表明第Ⅲ類過氧化物酶蛋白序列是相對保守的，暗示同一亞家族的基因可能在植株生長、發育和抗逆過程中承擔相同或相似的功能。進一步的基因結構分析顯示雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶基因結構、位點都相對保守，雷蒙德棉大多數(61%)的第Ⅲ類過氧化物酶保留了經典的第Ⅲ類過氧化物酶的基因結構。此外，蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶基因的結構存在一定的多樣性，90個雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶成員基因的內含子數目有0～4個不等，大多數的基因包含2個及以上的內含子，說明雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶基因家族存在一定的多樣性。雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶在不同亞家族之間也存在這些特征的差異表現，說明雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶亞家族成員在功能上是多樣化的。在每個亞家族中存在其特定的保守序列，各成員在此保守序列的基礎上插入或缺失內含子增加了亞家族成員的序列和功能多樣性。

基因的表達模式可以為有關基因的功能研究提供重要的線索。本研究通過結合轉錄組數據和qRT-PCR分析來研究第Ⅲ類過氧化物酶基因的表達模式。分析發現，許多第Ⅲ類過氧化物酶基因在不同組織和纖維發育的過程中呈現特異性的沉默或特異性高表達，暗示這些基因在棉花植株和纖維發育過程中承擔相應的功能。進一步對在纖維發育過程中棉花第Ⅲ類過氧化物酶的表達水平進行分析，發現了3種不同表達模式的基因，在纖維發育過程中不同階段有特異的基因表達，表明在纖維發育的起始期、伸長期以及次生壁合成階段分別有不同的第Ⅲ類過氧化物酶行使相應的功能，為進一步探究第Ⅲ類過氧化物酶在纖維發育過程中的功能提供依據。

本研究對雷蒙德棉第Ⅲ類過氧化物酶家族成員的進化起源、系統發育關系和外顯子/內含子結構進行了分析，并對纖維發育不同階段第Ⅲ類過氧化物酶基因的時空表達模式進行了檢測。研究結果為進一步了解第Ⅲ類過氧化物酶基因家族的進化和每個第Ⅲ類過氧化物酶基因在纖維發育過程中的潛在功能提供了一個有用的參考。由于迄今為止，棉花中只有少數第Ⅲ類過氧化物酶基因明確了功能特征，本研究結果有助于進一步研究其生物學功能，并應用于纖維品質改良和生產。