桑树Dof转录因子家族全基因组鉴定及干旱胁迫下的表达调控机制研究

本研究针对桑树抗旱分子机制不明的问题，通过全基因组鉴定Dof（DNA-binding with one finger）转录因子家族成员，结合生物信息学分析和干旱胁迫实验，系统揭示了24个MnDof基因的结构特征、进化关系及表达模式。研究发现部分MnDof基因通过差异表达响应干旱胁迫，为木本植物抗逆育种提供了新靶点。

　　

干旱胁迫是制约作物产量的关键环境因素，而转录因子在植物抗逆过程中扮演核心调控角色。作为植物特有的转录因子家族，Dof（DNA-binding with one finger）因其N端含有C2-C2型锌指结构域，能特异性结合DNA并参与蛋白互作，已被证实参与多种植物的生长发育和逆境响应。然而，在具有重要经济价值的桑树（Morus notabilis L.）中，Dof家族是否参与抗旱调控仍属未知。

四川省农业科学院蚕业研究所的研究团队在《BMC Genomics》发表的研究，首次对桑树Dof基因家族进行了系统性解析。通过HMMER隐马尔可夫模型筛选，结合ProtParam工具分析蛋白理化性质，鉴定出24个非冗余MnDof基因。利用MEME预测保守基序，PlantCARE分析启动子顺式元件，STRING构建蛋白互作网络，并通过PEG6000模拟干旱处理下的qRT-PCR验证基因表达模式。

研究结果显示：

1. 基因特征分析：24个MnDof蛋白均含典型C2-C2锌指结构（Motif1），分子量18.69-59.01 kDa，等电点5.04-9.4，全部定位于细胞核。启动子分析发现401个激素响应元件（含162个茉莉酸甲酯MeJA元件）和144个胁迫响应元件（如干旱响应元件DRE）。

1. 进化与结构：与拟南芥、水稻等物种的Dof蛋白聚类显示，MnDof分为5个亚组（Group I-V），其中Group V特有的C端富含脯氨酸/谷氨酰胺重复序列（如Motif8: P-Q-P-Q），暗示其可能参与蛋白互作。

1. 蛋白互作预测：MnDOF10/13与生长素响应因子ARF5（XP_010095167.1）共靶向，MnDOF21与蛋白磷酸酶2C（XP_010105687.1）互作，形成干旱信号交叉调控网络。

2. 干旱响应验证：qRT-PCR显示MnDof2/22显著上调，MnDof1/24下调（P<0.05），其中MnDof22启动子含3个DRE元件，可能作为抗旱分子标记。

该研究不仅填补了桑树Dof家族研究的空白，更揭示了MnDof通过激素信号（如JA、ABA）和胁迫响应通路协同调控抗旱性的分子机制。特别值得注意的是，与拟南芥CDF同源的MnDof1和生物钟蛋白LHY互作的MnDof23，为设计光周期调控的抗旱基因回路提供了新思路。这些发现为桑树抗逆育种和基因工程改良奠定了理论基础，对保障丝茧产业和多元化利用桑树资源具有重要意义。