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锌指蛋白是重要的一类植物转录因子,包括C2H2、C3H、C2C2(CO-LIKE、Dof、GATA、LSD和YABBY)基因家族,在植物发育和响应外界环境变化的反应中具有重要作用。黄瓜是研究植物性别决定、维管束及果实发育的模式物种,已积累了海量的基因组、转录组和变异组等组学数据,单个锌指蛋白在黄瓜农艺性状中的重要作用已有报道,但这些重要基因家族在基因组水平的鉴定、进化、特征和功能分析还鲜有报道。本研究在黄瓜基因组中鉴定了7个锌指蛋白基因家族,并对C2H2基因家族进行了系统深入分析,为研究该类基因在黄瓜重要农艺性状中的作用提供了理论基础和信息。全文主要结论如下:(1)黄瓜基因组中共鉴定出278个锌指蛋白基因,在黄瓜7条染色体上均有分布。分别找到C2H2、C3H、CO-LIKE、Dof、GATA、LSD和YABBY基因家族成员120、51、26、36、26、6及13个。每个基因家族的基因个数不同,成员数最多的是C2H2基因家族,最少的是LSD基因家族。(2)C2H2基因家族锌指结构的序列为CX(1-4)CX(11-15)HX(3-8)H,根据结构域中第二个半胱氨酸和第一个组氨酸之间序列的特征,将黄瓜C2H2基因家族分成4个亚家族,分别是Q-TYPE(包含植物特有QALGGH序列),M-TYPE(QALGGH序列中1-2个氨基酸发生变化),Z-TYPE(QALGGH序列中3个以上氨基酸发生变化),C-TYPE(不保守类型),Q-TYPE和C-TYPE是黄瓜C2H2锌指结构域主要类型。(3)120个C2H2基因根据进化树可以分成4个亚家族,每个亚家族含有相似的基因结构和序列类型,Group-I和Group-II中基因大部分为单外显子基因,分别含有1个Q-TYPE序列和多个Q-TYPE/M-TYPE序列,Group-III中基因结构复杂,含有1个或多个C-TYPE序列,Group-V中基因外显子个数在2-4个之间,含有1个或多个Z-TYPE序列。(4)分析黄瓜、甜瓜、西瓜、杨树、拟南芥、水稻及谷子7个物种中C2H2基因的直系同源关系,有70个CsC2H2基因可以在至少1种非葫芦科物种中找到直系同源基因,说明这些基因在不同物种中较保守,黄瓜中已经克隆的果瘤基因Tu就是其中之一。有47个CsC2H2基因只在甜瓜或西瓜中找到同源基因,说明这些基因为葫芦科特有基因,如甜瓜性别基因CmWIP1及其同源基因,其应该在葫芦科性别决定中具有重要作用。有3个CsC2H2基因在其他6个物种中都没有找到同源基因,说明这3个为黄瓜特有的基因。(5)启动子顺式元件分析表明,大多数C2H2基因含有响应植物激素或非生物胁迫相关的顺式元件。ABA处理后检测28个CsC2H2基因的表达,发现有20个基因表达上调,其中CsC2H2118表达上调11倍。这些上调表达基因的发现为以后研究它们在非生物胁迫中的作用奠定了基础。(6)锌指蛋白广泛参与植物生命过程的各个阶段,分析基因表达谱发现CsYA12等4个基因在所有组织中都有较高的表达,CsC3H1等2个基因在未授粉的子房中高表达,CsC3H4等7个基因在根中高表达,CsC2H259等6个基因在叶中高表达,CsCO5等3个基因在卷须组织中高表达,CsYA7等4个基因在雌花和雄花组织中高表达。这些基因可能在不同器官发育过程中起重要作用。