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B-box(BBX)是一类含有1个或2个B-box结构域的锌指蛋白，在调节种子萌发、开花、避荫反应、生物或非生物应激反应、植物激素信号转导等多种生命活动中发挥着重要的作用。热休克蛋白70(Hsp70)是热休克蛋白(Hsp)的一种，长期以来被认为是最保守的蛋白质家族之一，它能对外界环境刺激做出反应，提高机体适应不利环境的能力。小麦(Triticum aestivum L.)作为世界上最重要的粮食作物之一，占谷物种植面积的30%。本研究以小麦的全基因组序列信息为基础，通过生物信息学方法对全基因组中小麦B-box和Hsp70基因家族成员进行鉴定，对所有家族成员的理化信息、结构功能、表达模式进行分析，系统性地预测小麦B-box和Hsp70家族的特点和功能，主要研究结果如下：
1.小麦B-box和Hsp70家族成员鉴定及基本信息分析
在小麦中鉴定出87个B-box家族成员以及116个Hsp70家族成员，确定了B-box和Hsp70家族的基本信息和理化特征，B-box家族的等电点为4.32~10.42，基因长度为441~1473bp，分子质量为15.37~52.01kDa。Hsp70家族的等电点为4.82~12，基因长度为249~2787bp，分子质量为8.72~104.30kDa。
2.系统发育关系、保守结构域特征以及基因结构特点分析
B-box家族可划分为5个亚家族(Ⅰ~Ⅴ组)，5个亚家族成员数量分别为23、9、21、28、6，具有高度保守的B-box1、B-box2和CCT结构域，基因结构分析发现内含子数目为0~4个。TaHsp70基因家族的系统发育树分为6个亚家族(I~VI组)，成员数目差异较大，具有0~12个内含子，1~10个保守基序，Motif3分布最为广泛，在TaHsp70成员中有97.4%(112/115)被证实存在。
3.染色体定位分析
86个小麦B-box基因不均等地分布在小麦的18条染色体上，1A、1B、1D号染色体上没有发现B-box基因，另外1个成员(TaBBX87)无法进一步定位到染色体，在7A染色体上分布的基因最多。115个TaHsp70基因分布在全部的21条染色体上，另外1个基因(TaHsp70-116)没有定位到任何染色体上，5B和6D染色体中TaHsp70基因最多，分别为9个。
4.复制事件及Ka/Ks分析
通过复制事件分析发现，B-box和Hsp70基因家族在染色体中存在大量复制事件。有92%(80/87)的小麦B-box成员显示出重复事件，在122个复制事件中并未发现串联重复事件。Hsp70基因家族至少有92对TaHsp70基因发生了片段重复和串联重复引起的基因重复事件。其中80对TaHsp70基因属于片段重复事件，12对为串联重复事件。对所有TaHsp70复制基因对的Ka/Ks值进行分析发现，结果均在1以下，说明大多数小麦里的Hsp70家族同源基因对在进化过程中都受到纯化选择的影响。
5.小麦B-box和Hsp70家族的表达和功能分析
通过对小麦的转录组测序数据分析，发现B-box和Hsp70基因家族成员广泛的存在于小麦的5种组织中，可能参与小麦生长发育的各个时期，同时发现B-box和Hsp70基因家族成员响应不同的非生物胁迫。使用qRT-PCR实验分别对B-box和Hsp70基因家族的20个成员进行分析，结果与转录组数据趋势较一致。通过研究Hsp70对小麦抗氧化酶活性的影响发现，抑制剂的预处理显著抑制了叶片和根中SOD、CAT、POD酶活性提高，表明Hsp70可以显著提升小麦在胁迫后的抗氧化酶活性，从而参与小麦对胁迫的应答过程。
1.小麦B-box和Hsp70家族成员鉴定及基本信息分析
在小麦中鉴定出87个B-box家族成员以及116个Hsp70家族成员，确定了B-box和Hsp70家族的基本信息和理化特征，B-box家族的等电点为4.32~10.42，基因长度为441~1473bp，分子质量为15.37~52.01kDa。Hsp70家族的等电点为4.82~12，基因长度为249~2787bp，分子质量为8.72~104.30kDa。
2.系统发育关系、保守结构域特征以及基因结构特点分析
B-box家族可划分为5个亚家族(Ⅰ~Ⅴ组)，5个亚家族成员数量分别为23、9、21、28、6，具有高度保守的B-box1、B-box2和CCT结构域，基因结构分析发现内含子数目为0~4个。TaHsp70基因家族的系统发育树分为6个亚家族(I~VI组)，成员数目差异较大，具有0~12个内含子，1~10个保守基序，Motif3分布最为广泛，在TaHsp70成员中有97.4%(112/115)被证实存在。
3.染色体定位分析
86个小麦B-box基因不均等地分布在小麦的18条染色体上，1A、1B、1D号染色体上没有发现B-box基因，另外1个成员(TaBBX87)无法进一步定位到染色体，在7A染色体上分布的基因最多。115个TaHsp70基因分布在全部的21条染色体上，另外1个基因(TaHsp70-116)没有定位到任何染色体上，5B和6D染色体中TaHsp70基因最多，分别为9个。
4.复制事件及Ka/Ks分析
通过复制事件分析发现，B-box和Hsp70基因家族在染色体中存在大量复制事件。有92%(80/87)的小麦B-box成员显示出重复事件，在122个复制事件中并未发现串联重复事件。Hsp70基因家族至少有92对TaHsp70基因发生了片段重复和串联重复引起的基因重复事件。其中80对TaHsp70基因属于片段重复事件，12对为串联重复事件。对所有TaHsp70复制基因对的Ka/Ks值进行分析发现，结果均在1以下，说明大多数小麦里的Hsp70家族同源基因对在进化过程中都受到纯化选择的影响。
5.小麦B-box和Hsp70家族的表达和功能分析
通过对小麦的转录组测序数据分析，发现B-box和Hsp70基因家族成员广泛的存在于小麦的5种组织中，可能参与小麦生长发育的各个时期，同时发现B-box和Hsp70基因家族成员响应不同的非生物胁迫。使用qRT-PCR实验分别对B-box和Hsp70基因家族的20个成员进行分析，结果与转录组数据趋势较一致。通过研究Hsp70对小麦抗氧化酶活性的影响发现，抑制剂的预处理显著抑制了叶片和根中SOD、CAT、POD酶活性提高，表明Hsp70可以显著提升小麦在胁迫后的抗氧化酶活性，从而参与小麦对胁迫的应答过程。