茶樹ZF-HD轉錄因子基因家族的鑒定及表達分析

龐丹丹 劉玉飛 田易萍 孫云南 陳林波

摘要：【目的】搜索鑒定茶樹ZF-HD（Zinc finger homeodomain）轉錄因子基因家族成員，并對其進行生物信息學分析及在不同組織及非生物脅迫和激素處理下的表達模式，為茶樹ZF-HD基因家族的功能研究及茶樹遺傳性狀改良提供理論依據。【方法】通過隱馬爾可夫模型預測和序列比對從茶樹基因組中篩選鑒定出茶樹ZF-HD基因家族成員，利用在線生物信息學分析軟件對其基因結構、啟動子元件，以及編碼蛋白的理化性質、氨基酸序列、結構特征、進化關系等進行預測分析，并基于轉錄組測序（RNA-Seq）數據分析其在不同組織及在干旱脅迫、鹽脅迫和茉莉酸甲酯（MeJA）處理下的表達模式。【結果】從茶樹基因組中鑒定出17個ZF-HD基因家族成員（CsZHD1～CsZHD17），其編碼區（CDS）序列長度為369～2187 bp，編碼122～728個氨基酸殘基，蛋白分子量13.51～80.42 kD，理論等電點為6.09～9.19，均屬于親水性不穩定蛋白，蛋白二級結構均由β-轉角、延伸鏈、α-螺旋和無規則卷曲構成。除CsZHD2、CsZHD5和CsZHD7蛋白定位于細胞質，CsZHD9蛋白定位于細胞外，其他13個蛋白均定位于細胞核。僅CsZHD2、CsZHD7、CsZHD9、CsZHD10和CsZHD12基因含外顯子和內含子，其他12個CsZHDs基因均無內含子。除CsZHD7蛋白具有2個ZF-HD_dimer結構域外，其他16個蛋白均具有1個ZF-HD_dimer結構域。CsZHD1～CsZHD17蛋白具有2～5個保守基序（motif），其中motif 1和motif 3為共有的保守基序。茶樹ZF-HD家族蛋白可分為5個亞族（ZHD Ⅰ、ZHD Ⅱ、ZHD Ⅲ、ZHD Ⅳ和MIF），較擬南芥少了ZHD Ⅴ亞族。除CsZHD2、CsZHD12和CsZHD17基因在8個組織中不表達或表達量極低外，其他14個CsZHDs基因在8個組織中呈差異性表達;除CsZHD2、CsZHD12和CsZHD17基因外，其他15個CsZHDs基因在頂芽或花中表達量較高。在干旱脅迫和鹽脅迫處理下，除CsZHD1、CsZHD2、CsZHD5、CsZHD12、CsZHD14和CsZHD17基因的表達量始終處于較低水平外，其他CsZHDs基因均呈不同的變化趨勢;在MeJA處理下，除CsZHD2、CsZHD5和CsZHD12基因表達量極低外，多數CsZHDs基因呈下調表達的趨勢。【結論】從茶樹基因組中鑒定出17個ZH-HD基因家族成員，其編碼蛋白具有保守的鋅指結構域和同源異型盒結構域;茶樹與擬南芥ZH-HD基因家族相比缺少ZHD Ⅴ亞族;CsZHDs基因的表達具有組織特異性，且大多數成員的表達受非生物脅迫和MeJA的影響。

關鍵詞： 茶樹;ZF-HD基因家族;鑒定;生物信息學;表達分析;非生物脅迫;茉莉酸甲酯（MeJA）

中圖分類號： S571.103.53? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼： A 文章編號：2095-1191（2021）03-0632-09

Identification and expression analysis of ZF-HD transcription factor gene family in Camellia sinensis

PANG Dan-dan， LIU Yu-fei， TIAN Yi-ping， SUN Yun-nan， CHEN Lin-bo*

（Tea Research Institute， Yunnan Academy of Agricultural Sciences/Yunnan Provincial Key Laboratory for Tea Science/Yunnan Technology Engineering Research Center of Tea Germplasm Innovation and Supporting

Cultivation， Menghai， Yunnan? 666201， China）

Abstract：【Objective】Identification and analysis of ZF-HD（zinc finger homeodomain） gene family members by bioinformatics methods and detection of their expression patterns under different tissues， abiotic stresses and hormone induction were conducted， which laid theoretical basis for the functional study of tea plant ZF-HD（ZFD） family gene and improvement of tea genetic traits. 【Method】ZF-HD gene family members of tea plant were identified from tea plant genome by HMMER program prediction and sequence alignment. A variety of bioinformatics analysis tools were used to analyze gene structure， promoter elements， and the physical and chemical properties，amino acid sequences，structural characteristics， evolutionary relationships， of the encoded protein. Based on RNA-Seq data，the expression patterns of members of the ZF-HD gene family in different tissues under drought stress， salt stress， and? methyl jasmonate（MeJA） were analyzed. 【Result】Seventeen ZF-HD gene family members（CsZHD1-CsZHD17） were identified from tea plant genome database.? Coding region sequence（CDS） length was 369-2187 bp， encoding 122-728 amino acid residues. CsZHD encoded proteins with molecular weights ranging from 13.51 to 80.42 kD and theoretical isoelectric points of 6.09 to 9.19， which were all hydrophilic and unstable proteins. The secondary structure consisted of beta-turn， extended strand， alpha-helix and random-coil state. The results of subcellular localization showed that except CsZHD2，CsZHD5，and CsZHD7 proteins were localized in the cytoplasmic and CsZHD9 was localized in the extracellular， all other CsZHD proteins were localized in the nuclears. Only CsZHD2， CsZHD7， CsZHD9， CsZHD10 and CsZHD12 contained exons and introns， and the other 12 CsZHDs had no introns. CsZHD7 protein had two ZF-HD_dimer domains and the other 16 proteins had one ZF-HD_dimer domain. CsZHD1-CsZHD17 had 2-5 conserved motifs， and motif 1 and motif 3 were shared conserved motifs in CsZHDs. Tea ZH-HD family proteins could be divided into 5 subfamilies （ZHD Ⅰ，ZHD Ⅱ，ZHD Ⅲ，ZHD Ⅳ and MIF）， but the tea plant lacked the ZHD Ⅴ subfamily compared to Arabidopsis thaliana. The expression profile of the ZHD genes using RNA-Seq data showed that except for CsZHD2，CsZHD12， and CsZHD17， which were not expressed in these eight tissues or the expression levels were low， other CsZHDs genes were differentially expressed in the 8 tissues. The expression levels of CsZHD1， CsZHD2， CsZHD5， CsZHD12， CsZHD14 and CsZHD17 were always at a low level， and other CsZHDs genes showed different expressional trends under drought and salt stresses. Under MeJA treatment， most CsZHDs genes showed a downward-regulated expression except for the extremely low expression of CsZHD2，CsZHD5 and CsZHD12. 【Conclusion】Seventeen members of the ZH-HD gene family were identified from the tea tree genome， and the encoded proteins have conserved zinc finger domain and homotype box domain. Tea trees lack ZHD Ⅴ subgroups compared to the A. thaliana ZH-HD gene family; the expression of the CsZHDs gene is tissue-specific， and most members are affected by ambiotic stress and MeJA.

Key words： tea plant（Camellia sinensis）;? ZF-HD gene family; identification; bioinformatics; expression analysis; abiotic stress; methyl jasmonate（MeJA）

Foundation item： National Key Research and Development Program of China（2019YFD1001601）; National Tea Industry Technology System Construction Project （CARS-19）

0 引言

【研究意義】轉錄因子（Transcription factors，TFs）在植物生長發育的調控網絡中發揮重要作用（Riechmann et al.，2000），如WRKY轉錄因子參與植物抗逆性反應（丁忠杰，2014），ZF-HD（Zinc finger homedomain）轉錄因子參與生長發育、非生物脅迫和植物激素響應等多種生物學過程（張晉玉等，2017），MYB轉錄因子調控果實和芽葉顏色（Wei et al.，2018），MADS-box轉錄因子參與花器官的發育（楊方慧等，2019）等。茶樹（Camellia sinensis）是一種多年生的常綠葉用經濟作物，在其生長發育和逆境適應等過程中均有多種轉錄因子參與調控。因此，對茶樹ZF-HD基因家族進行全基因組分析，以探討該家族蛋白在器官發育和脅迫響應中的潛在作用，對揭示茶樹ZF-HD蛋白的重要生物學功能具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】同源異形盒基因（Homeobox gene，HB）是一類廣泛存在于動植物中的轉錄因子基因，其編碼的轉錄因子具有一個約由60個氨基酸殘基組成的特征性結構域，即同源異型域（Homeodomain，HD），在生長發育過程中發揮重要作用（Gehring et al.，1990）。植物中HB是一個龐大的家族，如擬南芥（Arabidopsis thaliana）和水稻（Oryza sativa subsp. japonica）中均含100個以上的HB基因家族成員。根據HD序列、位置及其他結構域可將HB分成6個亞家族：ZF-HD（Zinc finger motif-associated HD/Homeobox）、HD-Zip（Leucine zipper-associated HD）、WOX（WUSCHEL-related homeo-box）、Bell（Bell type HD）、PHD finger（Finger domain associated to a HD）和KNOX（Knotted-related homeobox）（Ariel et al.，2007）。其中，ZF-HD家族蛋白不僅含HD結構域，還含有一個鋅指結構域（Zinc-finger domain），廣泛存在于陸生植物中（Hu et al.，2008）。自ZF-HD轉錄因子首次在黃花菊（Flaveria trinervia）中被發現以來，陸續從擬南芥（Tan and Irish，2006）、葡萄（Wang et al.，2014）、白菜（Wang et al.，2016）和番茄（胡靖康，2018）等多種植物中分離鑒定出ZF-HD家族成員。其中，已對葡萄（Wang et al.，2014）、陸地棉（倪萬潮等，2016）和白菜（Wang et al.，2016）等多種植物ZF-HD家族成員進行了系統鑒定及功能分析。研究證明，ZF-HD轉錄因子廣泛參與到植物花和葉片的器官發育及逆境脅迫響應中（張晉玉等，2017;Shalmani et al.，2019）。其中，有關ZF-HD在花發育中的作用研究發現，擬南芥ZF-HD基因家族包括14個AtZHD基因和3個AtMIF基因，其中MIF與ZF-HD高度同源，也劃分為ZF-HD家族，但缺乏HD結構域，且在擬南芥花組織中高表達，推測其參與花的發育（Tan and Irish，2006）;大白菜和大麥的ZF-HD家族成員也參與花發育（Wang et al.，2016;Abu-Romman and Al-Hadid，2017）。有關ZF-HD在響應逆境中的作用研究發現，擬南芥中AtZHD1基因可被干旱、脫落酸（ABA）及鹽脅迫誘導表達，可與快速應答干旱響應的脫水誘導早期應答基因（ERD1）的啟動子特異性結合（Tran et al.，2007）;大豆ZF-HD基因家族成員GmZHD1和GmZHD2可與病原菌脅迫的鈣調蛋白家族成員GmCAM4的啟動子結合，進而調控其表達水平，影響病原菌脅迫響應（Park et al.，2007）;從水稻中鑒定獲得4個ZF-HD轉錄因子，其在低溫、干旱和機械損傷等抗逆中發揮重要作用（Figueiredo et al.，2012）。【本研究切入點】近年來茶樹基因組已測序完成（Xia et al.，2019），為研究茶樹ZF-HD基因家族打下基礎，但至今鮮見有關茶樹ZF-HD基因家族鑒定及表達分析的研究報道?！緮M解決的關鍵問題】通過隱馬爾可夫模型預測和序列比對從茶樹基因組中篩選鑒定出茶樹ZF-HD基因家族成員，利用生物信息學分析軟件對其基因結構、啟動子元件，以及編碼蛋白的理化性質、氨基酸序列、結構特征和進化關系等進行預測分析，并基于轉錄組測序（RNA-Seq）數據分析其在不同組織及在干旱脅迫、鹽脅迫和茉莉酸甲酯（MeJA）處理下的表達模式，為茶樹ZF-HD基因家族的功能研究及茶樹遺傳性狀改良提供理論依據。

1 材料與方法

1. 1 茶樹ZF-HD基因家族鑒定

從TPIA數據庫（茶樹基因組數據庫）（http：//teaplant.org/index.html）（Xia et al.，2019）下載茶樹基因組數據，然后通過以下2種方法鑒定茶樹ZF-HD基因家族成員：（1）從擬南芥數據庫（http：//www.arabidopsis.org/）下載ZF-HD家族蛋白的氨基酸序列，利用本地BLASTp程序（E<10-5）搜索茶樹總蛋白序列，從中鑒定出茶樹ZF-HD家族成員;（2）從Pfam數據庫（http：//pfam.xfam.org/）下載PF04770（ZF-HD_dimer結構域）的隱馬爾可夫模型，搜索鑒定出茶樹ZF-HD家族蛋白（E<10-20）。最后利用CDD（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/cdd）分析茶樹ZF-HD家族蛋白的保守結構域，篩選出具有ZF-HD_dimer結構域的ZF-HD家族蛋白（CsZHDs）。

1. 2 茶樹ZF-HD家族蛋白生物信息學分析

分別使用ProtParam（https：//web.expasy.org/protparam/）、CDD（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/cdd）、MEME（http：//meme-suite.org/）、PSORT（https：//wolf-psort.hgc.jp/）及SOPMA（https：//npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl？page=npsa_sopma.html）等在線生物信息學分析軟件對茶樹ZF-HD家族蛋白進行理化性質、保守結構域、保守基序、亞細胞定位和二級結構預測。利用TBtools（https：//github.com/CJ-Chen/TBtools）進行保守結構域和基序的可視化作圖（Chen et al.，2020）。

1. 3 茶樹ZF-HD家族基因結構和進化關系分析

從茶樹基因組數據中查找ZF-HD基因家族外顯子和內含子分布的相關數據，利用TBtools繪制其基因結構圖（Chen et al.，2020）。使用ClustalW對茶樹ZF-HD家族蛋白與擬南芥ZF-HD家族蛋白進行氨基酸序列比對，然后利用MEGA 7.0的鄰接法構建系統發育進化樹（Bootstrap設為1000）（Hall，2013）。

1. 4 茶樹ZH-HD家族基因啟動子分析

從茶樹基因組數據中提取ZF-HD基因家族啟動子序列，即起始密碼子（ATG）上游2000 bp，然后提交到PlantCARE數據庫（Lescot，2002），預測啟動子上的順式作用元件，并借助TBtools對預測結果進行可視化（Chen et al.，2020）。

1. 5 茶樹ZH-HD家族基因表達分析

從TPIA數據庫下載茶樹不同組織（根、莖、頂芽、嫩葉、成熟葉、老葉、花和果）及脅迫處理[干旱脅（25% PEG）、鹽脅迫（200 mmol/L NaCl）和MeJA（0.25%）]的轉錄組數據（Xia et al.，2019）。利用HemI 1.0制作基因表達熱圖。

2 結果與分析

2. 1 茶樹ZF-HD基因家族成員的鑒定及其理化性質分析結果

通過序列篩選分析，去除相似性低的序列和重復序列，最終獲得17個茶樹ZF-HD基因家族成員。根據基因ID大小進行排序，依次命名為CsZHD1～ CsZHD17（表1）。CsZHD1～CsZHD17基因編碼區（CDS）序列長度為369～2187 bp，編碼122～728個氨基酸殘基，蛋白分子量為13.51～80.42 kD，理論等電點（pI）為6.09～9.19，均屬于親水性蛋白（GRAVY<0），不穩定系數均大于40，為不穩定蛋白。亞細胞定位分析結果顯示，除CsZHD2、CsZHD5和CsZHD7定位于細胞質，CsZHD9定位于細胞外，其他13個蛋白均定位于細胞核。蛋白二級結構預測結果（表2）顯示，茶樹ZHD蛋白均由β-轉角、延伸鏈、α-螺旋和無規則卷曲構成，且均以無規則卷曲占比最大，其次是α-螺旋和延伸鏈，β-轉角占比最小。

2. 2 茶樹ZF-HD家族蛋白結構域組成及保守基序分析結果

基于茶樹基因組中ZF-HD基因家族成員的注釋信息，繪制其基因結構圖譜（圖1-A）。CsZHD1～CsZHD17基因序列全長為377～15287 bp，其中以CsZHD5基因全長序列最短，以CsZHD9基因全長序列最長;僅CsZHD2、CsZHD7、CsZHD9、CsZHD10和CsZHD12基因含外顯子和內含子，其他12個CsZHDs基因均無內含子。

利用CDD（Conerved domain database）對17個茶樹ZF-HD家族蛋白的保守結構域ZF-HD_dimer進行分析，結果發現除CsZHD7具有2個ZF-HD_dimer結構域外，其他16個蛋白均只有1個ZF-HD_dimer結構域（表1）。17個茶樹ZF-HD家族蛋白的氨基酸殘基數目不同，且其ZF-HD_dimer結構域位置也各不相同（表1），基因內含子和外顯子存在間隔，致使ZF-HD_dimer結構域的編碼序列在基因序列上被分開（圖1-A）。

利用MEME對茶樹ZF-HD家族蛋白的保守基序進行分析，結果（圖1-B）顯示，17個茶樹ZF-HD家族蛋白具有2～5個保守基序（motif），其中motif 1和motif 3為共有的保守基序，CsZHD2、CsZHD4、CsZHD5、CsZHD7和CsZHD12僅含有motif 1和motif 3，CsZHD3含有motif 1、motif 2和motif 3，其他蛋白均具有motif 1、motif 2、motif 3和motif 4，其中CsZHD9、CsZHD10、CsZHD13和CsZHD16還含有motif 5。

2. 3 茶樹ZF-HD家族蛋白的系統發育進化樹構建結果

依據植物ZF-HD家族進化關系及其在擬南芥中的分組方法，利用MEGA 7.0構建茶樹和擬南芥ZF-HD家族蛋白的系統發育進化樹，如圖2所示。17個茶樹ZF-HD家族蛋白可分成5個亞族，其中CsZHD3、CsZHD4和CsZHD15屬于ZF-HD Ⅰ亞族;CsZHD8、CsZHD11和CsZHD17屬于ZF-HD Ⅱ亞族;CsZHD1、CsZHD6和CsZHD14屬于ZF-HD Ⅲ亞族;CsZHD9、CsZHD10、CsZHD12、CsZHD13和CsZHD16屬于ZF-HD Ⅳ亞族;CsZHD2、CsZHD5和CsZHD7屬于MIF亞族。未發現與擬南芥AtZHD13和AtZHD14同屬于ZHD Ⅴ亞族的茶樹ZF-HD家族蛋白。

2. 4 茶樹ZF-HD家族基因啟動子順式作用元件分析結果

由圖3可知，茶樹ZF-HD家族基因啟動子上除具有多個TATA-box和CAAT-box類的基礎順式作用元件外，還存在大量與光響應相關的元件如ACE、ATC-motif、Box 4、GATA-motif、GT1-motif、MRE、TCCC-motif、TCT-motif、ATCT-motif、G-box、Sp1、3-AF1 binding site、AE-box和I-box等，以及多種激素響應的相關元件如生長素響應元件（AuxRR-core和TGA-element）、赤霉素響應元件（GARE-motif、P-box和TATC-box）、脫落酸響應元件（ABRE）、茉莉酸甲酯響應元件（CGTCA-motif和TGACG-motif）和水楊酸（TCA-element）。此外，茶樹ZF-HD家族基因啟動子序列上存在多個脅迫誘導相關的元件如厭氧脅迫響應元件（ARE和GC-motif）、干旱脅迫響應元件（MBS）、低溫脅迫響應元件（LTR）、機械損傷脅迫響應元件（WUN-motif）和TC-rich repeats，以及多種與生長發育相關的順式作用元件如參與柵欄葉肉細胞分化的調節元件（HD-Zip 1）、胚乳表達的調節元件（GCN4_motif）和分生組織表達的調控元件（CAT-box）。可見，CsZHD1～CsZHD17基因可能參與茶樹的生長發育、脅迫反應和激素應答。

2. 5 茶樹ZF-HD家族基因不同組織的表達分析結果

基于TPIA數據庫中茶樹8個代表性組織的轉錄組數據，對CsZHD1～CsZHD17基因的表達模式進行分析，結果（圖4）表明，CsZHD12基因在8個組織中均未檢測到表達量，CsZHD2和CsZHD17基因在8個組織中的表達量均很低或不表達，其他基因在8個組織中基本均有表達，但在不同組織中的表達量不同。整體來看，除CsZHD2、CsZHD5、CsZHD12和CsZHD17基因外，其他13個CsZHDs基因在頂芽中有較高的表達水平，而在根中的表達量較低;在莖、頂芽、嫩葉、成熟葉和老葉中CsZHD1～CsZHD17基因表達模式相近，尤其在莖、頂芽和嫩葉中更相似，表達水平均處于中等水平，CsZHD5在花中表達量極高。綜上所述，除CsZHD2、CsZHD12和CsZHD17基因之外，其他15個CsZHDs基因可能在茶樹頂芽和花的發育過程中發揮重要作用。

2. 6 茶樹ZF-HD家族基因在不同非生物脅迫和激素處理下的表達分析結果

基于TPIA數據庫收集茶樹在干旱脅迫、鹽脅迫和MeJA脅迫處理不同時間的轉錄組數據，對CsZHD1～CsZHD17基因的表達模式進行分析，結果（圖5）顯示，CsZHD1、CsZHD2、CsZHD5、CsZHD12、CsZHD14和CsZHD17基因在干旱脅迫和鹽脅迫處理下的表達量始終處于較低水平，推測這些基因對干旱脅迫和鹽脅迫無響應;CsZHD7和CsZHD13基因隨干旱脅迫和鹽脅迫處理時間的延長呈先升高后降低的變化趨勢;CsZHD10基因在鹽脅迫下呈先升高后降低的變化趨勢，但在干旱脅迫下表現為先降低后升高;其他CsZHDs基因均隨著處理時間的延長其表達量不斷下降。在MeJA處理下，除表達量極低的CsZHD2、CsZHD5和CsZHD12外，其他CsZHDs基因均呈下調表達趨勢。綜上所述，大多數CsZHDs基因可能參與茶樹非生物脅迫及MeJA處理下的調控。

3 討論

茶樹起源于我國西南部，是常綠葉用經濟林木，由于其嫩梢加工而成的茶葉富含茶多酚（尤其兒茶素）、茶氨酸、茶多糖和咖啡堿等多種對人體有益的生理活性成分。隨著人們對茶葉保健功能認識的不斷加深，使得茶葉市場需求量不斷增長。茶樹生長發育和響應脅迫受多種基因調控，其中轉錄因子基因是重要的調控基因（Riechmann et al.，2000）。經大量研究證實，植物ZF-HD轉錄因子參與生長發育、非生物脅迫和植物激素反應等多種生物學過程（張晉玉等，2017）。本研究從茶樹全基因組中鑒定出17個ZF-HD基因家族成員（CsZHD1～CsZHD17），與擬南芥（Tan and Irish，2006）ZF-HD基因家族成員數量相同，高于葡萄（13個）（Wang et al.，2014）、水稻（15個）（Xu et al.，2014）和卷柏（7個）（Khatun et al.，2017），低于番茄（22個）（胡靖康，2018）和甘藍型油菜（62個）（宋敏等，2019）的ZF-HD基因家族成員數量;但從植物基因組大小相比，茶樹基因組較大，約3.1 Gb，遠高于擬南芥（164 Mb）、水稻（441 Mb）、甘藍型油菜（283.8 Mb）、卷柏（212.5 Mb）和葡萄（490 Mb）等的基因組?？梢姡参颶F-HD家族基因數量與基因組大小無明顯相關性，究其原因可能是基因組較小的植物中發生了基因組復制事件，從而引起ZF-HD基因家族擴展（Khatun et al.，2017）。

依據植物ZF-HD家族基因進化關系及擬南芥ZF-HD家族基因的分組方法（Hu et al.，2008;Wang et al.，2016），本研究將茶樹的17個ZF-HD家族蛋白分為5個亞族：MIF、ZHD Ⅰ、ZHD Ⅱ、ZHD Ⅲ和ZHD Ⅳ，與擬南芥ZF-HD家族相比，茶樹缺少ZHD Ⅴ亞族，其原因可能是在進化過程中遺失。據報道，ZF-HD亞族丟失現象在水稻和玉米中均有發生（李春艷，2018）。本研究的茶樹ZF-HD家族基因結構分析結果顯示，僅CsZHD2、CsZHD7、CsZHD9、CsZHD10和CsZHD12基因含有外顯子和內含子，其他12個CsZHDs基因僅含外顯子，無內含子，說明僅含外顯子的基因所占比例較高，約70.59%。該結論與其他植物ZF-HD家族基因結構相似，如擬南芥（Tan and Irish，2006）、番茄（胡靖康，2018）和椰子（孫熹微等，2020）的ZF-HD家族基因也僅含外顯子。內含子的缺失會導致ZF-HD家族基因無法進行可變剪切，從而使ZF-HD家族蛋白具有較高的保守性（胡靖康，2018）。此外，本研究發現有3個茶樹ZF-HD家族蛋白（CsZHD2、CsZHD5和CsZHD7）屬于MIF亞族，與擬南芥MIF亞族一樣均缺少HD結構域（Tan and Irish，2006;Wang et al.，2016）;除CsZHD2、CsZHD5和CsZHD7外，CsZHD4和CsZHD12也缺少HD結構域，但在系統發育進化樹上未聚在MIF亞族，而是分別聚在ZHD Ⅰ和ZHD Ⅳ亞族。在其他植物中未見類似的研究報道，其原因可能是CsZHD4和CsZHD12基因發生變異或重組，使得HD結構域缺失，具體原因有待進一步研究。

CsZHD1～CsZHD17基因啟動子上除含有多個TATA-box和CAAT-box類的基礎順式作用元件外，還存在大量與光響應、激素響應、脅迫響應及生長發育等相關的順式作用元件，故推測其可能參與生長發育、脅迫響應和激素應答。經表達分析發現，除CsZHD2、CsZHD12和CsZHD17基因外，其他14個CsZHDs基因在不同組織中均呈差異表達，由于基因的差異表達與其功能密切相關，故推測這些基因的生物學功能存在差異，如CsZHD4、CsZHD9、CsZHD10和CsZHD11基因等在頂芽和嫩葉中高表達，其可能參與茶樹新梢芽葉的發育;CsZHD5、CsZHD9和CsZHD10在花中高表達，尤其CsZHD5基因在花中表達量極高，其可能與茶樹花器官的發育密切相關。在擬南芥（Tan and Irish，2006）、水稻（Xu et al.，2014）和白菜（Wang et al.，2016）中，ZF-HD轉錄因子基因參與葉和花等組織發育。

經前人研究證實，植物ZF-HD家族基因參與非生物脅迫響應和激素應答（Tran et al.，2007;Figueiredo et al.，2012）。本研究發現，大多數CsZHDs基因參與茶樹非生物脅迫及MeJA處理的響應調控，多數基因表現為下調表達趨勢，與Tran等（2007）研究發現干旱脅迫和鹽脅迫誘導AtZHD1基因上調表達的結果不一致。因此，CsZHDs基因的生物學功能仍需深入研究。

4 結論

從茶樹基因組中鑒定出17個ZF-HD基因家族成員，其編碼蛋白具有保守的鋅指結構域和同源異型盒結構域;茶樹與擬南芥ZF-HD基因家族相比缺少ZHD Ⅴ亞族;CsZHDs基因的表達具有組織特異性，且大多數成員的表達受非生物脅迫和MeJA的影響。

參考文獻：

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（責任編輯 陳 燕）