全 文 ：园艺学报，2016，43 (4)：683–694.
Acta Horticulturae Sinica
doi：10.16420/j.issn.0513-353x.2015-0971；http：//www. ahs. ac. cn 683
收稿日期：2016–01–08；修回日期：2016–04–11
基金项目：国家科技支撑计划项目（2014BAD05B04）；国家自然科学基金项目（31470105）
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：csyzh888@126.com；liufengrich@126.com）
辣椒全基因组中 LBD 转录因子的鉴定与表达分
析
郑忠凡 1，张亚利 3，胡 灿 2，戴雄泽 2，刘 峰 2,*，袁祖华 1,2,*
（1 中南大学研究生院隆平分院，长沙 410125；2 湖南省农业科学院蔬菜研究所，长沙 410125；3湖南中医药大学药
学院，长沙 410125）
摘 要：利用生物信息学的方法，从辣椒基因组中鉴定出 45 个 LBD 基因，这些基因分布于辣椒 9
条染色体上。该家族成员内含子数整体上不超过 3 个，结构相对简单。进化关系显示辣椒 LBD 基因可分
为 ClassⅠ和 ClassⅡ两大类，细分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc、Ⅰd、Ⅰe、Ⅱa 和Ⅱb 等 7 个亚类。不同组织和发育
时期的表达模式研究发现，该基因家族具有一定的时空表达特异性。qRT-PCR 结果表明，热激胁迫可以
明显激活或抑制部分 LBD 基因的表达，其中 ClassⅡ类基因较 ClassⅠ类对高温具有更高的敏感性。
关键词：辣椒；LBD 基因家族；进化分析；基因表达
中图分类号：S 641.3 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2016）04-0683-12

Genome-wide Identification and Expressing Analysis of LBD Transcription
Factors in Pepper
ZHENG Zhong-fan1，ZHANG Ya-li3，HU Can2，DAI Xiong-ze2，LIU Feng2,*，and YUAN Zu-hua1,2,*
（1College of Longping，Graduate School of Central South University，Changsha 410125，China；2Institute of Vegetable，
Hunan Academy of Agricultural Sciences，Changsha 410125，China；3College of Pharmaceutical，Hunan College of Chinese
Medicine，Changsha 410125，China）
Abstract：In this study，45 LBD genes were identified and widely distributed on 9 chromosomes of
pepper genome. The structures of these genes were relatively simple for whose intron numbers were less
than 3. According to the phylogeny relationship，pepper LBD genes could be classified into 2 classes
（ClassⅠand ClassⅡ）including 7 subfamilies（Ⅰa，Ⅰb，Ⅰc，Ⅰd，Ⅰe，Ⅰa andⅠb）. The expression
patterns of pepper LBD genes in different tissues and development stages showed spatial and temporal
expression differences. The qRT-PCR revealed that part of LBD genes could be activated or repressed by
heat shock，and the ClassⅡ genes were more sensitive to heat stress than ClassⅠ.
Key words：pepper；LBD gene family；phylogeny analysis；gene expression

LBD（LATERAL ORGAN BOUDARIES Domain）蛋白是近些年才被发现的植物所特有的一类
转录因子，在植物的侧生组织原基中特异性表达（Shuai et al.，2002；Borghi et al.，2007）。LBD 家

Zheng Zhong-fan，Zhang Ya-li，Hu Can，Dai Xiong-ze，Liu Feng，Yuan Zu-hua.
Genome-wide identification and expressing analysis of LBD transcription factors in pepper.
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族蛋白序列 N 端含有保守的 LOB 结构域，根据序列结构的不同，该家族成员可被分为 ClassⅠ和
ClassⅡ两类（Majer & Hochholdinger，2011）。ClassⅠ包含一个高度保守的类锌指结构的 CX2CX6CX3C
（C 为保守的半胱氨酸残基，X 代表不保守的氨基酸残基）基序，该结构与 DNA 的绑定相关；另
有一个甘氨酸—丙氨酸—丝氨酸（GAS）区域和类似亮氨酸拉链的 LX6LX3LX6L 螺旋卷曲二级结构，
参与蛋白二聚化（Semiarti et al.，2001；Matsumura et al.，2009）。有研究表明 GAS 区域 C 端保守
的脯氨酸（Pro）可能在 LBD 蛋白行使生物学功能时扮演了重要角色（Lee et al.，2013）。ClassⅡ仅
包含一个保守的锌指结构基序（Majer & Hochholdinger，2011）。
目前在拟南芥、水稻、玉米、杨树、番茄和苜蓿中分别发现 43、35、43、57、46 和 56 个 LBD
蛋白（Shuai et al.，2002；Yang et al.，2006；Zhu et al.，2007；Matsumura et al.，2009；Majer &
Hochholdinger，2011；Wang et al.，2013；贾喜涛 等，2014；Zhang et al.，2014），其中一些成员已
得到功能验证。拟南芥中，AtASL4（AtLOB）作为该家族基础成员在侧生组织近轴端基部特异性表
达，通过与多种转录因子和靶向蛋白发生互作，其表达被限制在干细胞和发展原基中，参与早期叶
的发育（Dolan & Langdale，2004）。AtAS2（AtLBD6）不仅通过抑制近轴区域的细胞分化来调节对
称平展叶的形成（Semiarti et al.，2001），还与 AS1 和 JAG 协同约束花器官中边界细胞的分化，在
花发育进程中发挥作用（Iwakawa et al.，2007）。AtLBD16、AtLBD17、AtLBD18 和 AtLBD29 可将
生长素信号通路与其他细胞进程联合，进而调控侧根发育、愈伤组织形成等植株再生过程（Fan et al.，
2012；Liu et al.，2014）。目前没有发现拟南芥 ClassⅡ基因在植株发育过程中行使功能，该类成员
几乎都受病原体胁迫诱导表达（Thatcher et al.，2012），其中 AtLBD37 ~ AtLBD39 在氮素代谢和花
青苷合成中发挥了作用（Rubin et al.，2009；Albinsky et al.，2010）。在其他植物中，LBD 家族的功
能研究也有了一定进展。水稻 OsIG1（与拟南芥 AS2 直系同源）可通过调控维管束之间泡状细胞的
分裂分化来影响叶片的侧向生长（Zhang et al.，2015），而玉米中的同源基因 ZmIG1 则是雌配子发
育和叶片轴向分化的关键调控者（Evans，2007）。生长素可激发 ZmRTCL 和 ZmRTCS 的表达，协同
参与到玉米地上部发育的各个方面（Xu et al.，2015）。杨树中的研究发现 PtaLBD1 和 PtaLBD4 共同
作用于次生韧皮部，而 PtaLBD15 和 PtaLBD18 则在次生木质部特异性表达（Yordanov et al.，2010），
预示着 LBD 家族参与了木质部形成过程中的次生生长。
本研究中利用生物信息学方法，对辣椒（Capsicum annuum L.）基因组中 LBD 基因家族的全部
序列进行鉴定分析，预测了该家族成员数量、蛋白结构、染色体定位、进化和表达模式等基本信息，
并利用 qRT-PCR 检测了部分 LBD 基因在高温胁迫下的表达情况。
1 材料与方法
1.1 辣椒 LBD 家族成员鉴定及染色体定位
辣椒全基因组数据下载于 Zunla-1 基因组数据库（http：//peppersequence.genomics.cn）。将下载的
蛋白序列使用 BLAST 构建本地数据库，以 Pfam 数据库（http：//pfam.xfam.org/）中 LBD 典型结构域
（DUF260，PF03195）为搜索模型（Xu & Dunbrack，2012），利用 perl 程序筛选含该结构域序列。所
得结果利用 Clustal W 程序进行多重比对，手工去除不完整读码框序列和冗余序列。使用 Pfam 及
NCBI-CDD 工具检测候选蛋白结构域（Marchler-Bauer et al.，2012），去掉不含 LBD 结构域或者结构
域不完整序列。利用 ExPASy（http：//web.expasy.org/protparam/）在线软件对辣椒 LBD 蛋白的分子量
和等电点进行预测。以辣椒 LBD 基因比对 TAIR 数据库，获取同源性最高的拟南芥 LBD 序列信息。
郑忠凡，张亚利，胡 灿，戴雄泽，刘 峰，袁祖华.
辣椒全基因组中 LBD 转录因子的鉴定与表达分析.
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在辣椒基因组网站（http：//peppersequence.genomics.cn）获取染色体基本信息，选取 LBD 基因
的位置信息，利用 MapInspect 程序绘制其染色体物理位置图。
1.2 系统发育树构建、基因结构及蛋白结构域序列比对分析
利用 Clustal W 对辣椒和 TAIR（http：//www.arabidopsis.org/）中拟南芥 LBD 蛋白进行多序列比
对，使用 Mega6.0 软件邻接法（Neighbor-Joining）构建 LBD 家族系统发育树，Bootstrap 值设置为
1 000。在线软件 GSDS2.0（http：//gsds.cbi.pku.edu.cn/）用于分析基因结构。用生物学软件 DNAMAN8
进行结构域序列多重比对。
1.3 辣椒 LBD 基因的组织表达模式分析
在 NCBI（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/gds/?term=zunla%20rna-se）获取 Zunla-1 的 RNA-seq 数
据，利用 Tophat 和 Cufflink 软件进行转录组表达差异分析，运用 R 软件对其结果进行表达热图（图
5）绘制。
1.4 qRT-PCR 分析
以 Zunla-1 为材料，催芽后播于穴盘，在光照培养箱中育苗，培养温度设置为 20 ~ 27 ℃ ，光
周期为 14 h/10 h（光/暗）。至 4 ~ 6 片真叶时，选择长势整齐的幼苗于 42 ℃处理，设置 0、1、3、6
和 12 h，以 7 株为一个样品，取混样迅速用液氮处理，置于–80 ℃保存。
利用 Biospin 多糖多酚植物总 RNA 提取试剂盒（无 DNA 残留型，北京博迈斯）提取混样高质
量的 RNA，采用 TaKaRa 公司的 RNA 逆转录试剂盒获取 cDNA，用 ddH2O 稀释 10 倍备用。qRT-PCR
试验使用 SYBR Premix Ex TaqTMⅡMix（TaKaRa）试剂盒，反应体系以说明书为准，采用 ABI7000
实时荧光定量 PCR 仪（ABI Prism，美国）进行分析。以 β-actin 为内参基因，利用 DNAMAN8 软
件设计特异性引物。每个样品重复 3 次，使用 ΔΔCT 值方法（Jiang et al.，2007；Ling et al.，2011）
计算相对表达量。
2 结果与分析
2.1 辣椒 LBD 家族成员鉴定
利用生物信息学方法，从 Zunla-1 基因组中鉴定出 48 个 LBD 转录因子候选成员，其中 3 个
（Capana06g000257、Capana03g000941 和 Capana04g000421）因结构域序列不完整予以去除，余下
45 个 LBD 蛋白（表 1）均含有 LOB 特征结构域。利用在线工具 ExPASy 对辣椒 LBD 家族的蛋白质
长度、分子量及等电点等生化属性进行分析发现：最长的辣椒 LBD 蛋白（Capana00g001620 和
Capana02g001853）包含 421 个氨基酸残基，最短的（Capana00g003748）含 108 个氨基酸残基；分
子量为 11.56 ~ 48.35 kD；等电点则介于 5.33 ~ 9.13 之间（表 1）。
以辣椒的 LBD 候选基因比对 TAIR 数据库，获得了在拟南芥中的同源性最高基因（表 1），这对
利用拟南芥研究结果指导辣椒 LBD 基因功能研究提供了参考。
2.2 辣椒 LBD 家族染色体定位分析
由于目前辣椒基因组数据尚有缺陷，所以有些基因的染色体定位暂时还不清楚，本研究中将这
些基因暂时定位在假设的 0 号染色体（图 1）。辣椒 LBD 基因在染色体上的定位信息显示：该家族
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45 个成员分布于辣椒 12 条染色体中的 9 条，其中 2 号染色体最多，包含 10 条，其次为 6 号染色体
（9 条），9 号染色体仅含 1 条，没有 LBD 基因定位在 5 号、7 号和 10 号染色体上。有 4 对基因
（Capana00g003456/Capana00g003460、Capana01g001405/Capana01g001407、Capana02g003419/
Capana02g003420 和 Capana06g000285/Capana06g000293 ） 在 染 色 体 上 紧 密 连 锁 ， 其 中
Capana01g001405/ Capana01g001407 属于旁系同源基因，自展值为 100。另外，2 号染色体末端 6
个基因聚集在一起形成了类似基因簇的结构（Holub，2001）。

表 1 辣椒中 LBD 转录因子家族信息
Table 1 The information of LBD transcription factor family in pepper
拟南芥同源基因
Arabidopsis homologous gene 基因组登录号
Gene accession No.
染色体定位
Chromosome location
长度/bp
Length
of CDS
大小/aa
Size
分子量/kD
Molecular
weight
等电点
Isoelectric
point 登录号
Accession No.
名称
Gene name
E 值
E-value
Capana00g000558 Chr00:266160829:266162503 1 203 400 45.50 5.41 AT3G26660 LBD24 6.00E-07
Capana00g001620 Chr00:413136084:413137775 1 266 421 48.35 5.44 AT3G26660 LBD24 5.00E-08
Capana00g003456 Chr00:547510022:547511861 672 223 24.48 8.46 AT2G42430 LBD16，ASL18 8.00E-45
Capana00g003460 Chr00:548390025:548390861 729 242 27.05 5.65 AT2G42440 LOB 6.00E-45
Capana00g003748 Chr00:579089854:579091781 327 108 11.56 5.54 AT2G42430 LBD16，ASL18 3.00E-31
Capana00g004242 Chr00:621269581:621272235 564 187 20.49 5.37 AT1G07900 LBD1 2.00E-56
Capana01g001405 Chr01:45496716:45498815 471 156 16.97 6.93 AT4G00210 LBD31 2.00E-50
Capana01g001407 Chr01:45517695:45522836 834 277 28.35 7.07 AT2G45420 LBD18 1.00E-62
Capana02g000739 Chr02:88101383:88105909 1 068 355 40.11 6.17 AT5G66870 LBD36，ASL1 6.00E-65
Capana02g000997 Chr02:106233432:106233947 516 171 19.37 6.41 AT3G27658 LBD25 1.00E-49
Capana02g001320 Chr02:120157226:120160150 495 164 18.29 7.62 AT1G31320 LBD4 3.00E-49
Capana02g001853 Chr02:134614427:134616614 1 266 421 46.94 8.15 AT1G06280 LBD2 9.00E-18
Capana02g002777 Chr02:150479115:150480030 834 277 30.27 8.26 AT3G02550 LBD41 1.00E-69
Capana02g002988 Chr02:153764791:153765545 672 223 24.50 6.52 AT5G67420 LBD37，ASL39 2.00E-62
Capana02g003133 Chr02:156215286:156216230 666 221 24.34 8.21 AT5G66870 LBD36，ASL1 1.00E-56
Capana02g003419 Chr02:160438343:160438789 447 148 16.96 8.55 AT3G47870 LBD27，SCP 1.00E-30
Capana02g003420 Chr02:160447413:160447892 480 159 18.31 8.21 AT3G47870 LBD27，SCP 5.00E-35
Capana02g003544 Chr02:162114155:162114646 492 163 18.34 6.81 AT5G63090 LOB 3.00E-56
Capana03g000678 Chr03:9978617:9979462 738 245 26.67 8.06 AT3G02550 LBD41 1.00E-60
Capana03g001070 Chr03:18008172:18009233 927 308 34.25 5.44 AT3G47870 LBD27，SCP 6.00E-40
Capana03g001202 Chr03:20332928:20333509 582 193 21.28 8.23 AT5G63090 LOB 6.00E-57
Capana03g002012 Chr03:41399444:41403407 1 104 367 41.69 9.06 AT3G27650 LBD25 3.00E-13
Capana03g002640 Chr03:94577350:94577880 531 176 19.62 5.71 AT3G11090 LBD21 2.00E-46
Capana04g000657 Chr04:10979279:10980062 519 172 18.84 8.78 AT3G49940 LBD38 1.00E-41
Capana04g001879 Chr04:129072866:129075101 369 122 13.51 5.76 AT2G42430 LBD16，ASL18 3.00E-39
Capana06g000127 Chr06:1728778:1730688 618 205 22.36 6.49 AT2G42430 LBD16，ASL18 1.00E-48
Capana06g000285 Chr06:3681860:3683422 690 229 24.64 8.61 AT2G30340 LBD13 3.00E-58
Capana06g000293 Chr06:3741475:3743300 612 203 22.53 6.88 AT2G28500 LBD11 4.00E-51
Capana06g000315 Chr06:4193756:4195074 537 178 19.78 6.80 AT2G30130 LBD12，ASL5 1.00E-60
Capana06g001218 Chr06:23100631:23102210 1 176 391 45.04 6.54 AT3G13850 LBD22 1.00E-42
Capana06g001996 Chr06:75658133:75659062 684 227 24.96 7.62 AT2G40470 LBD15，ASL11 7.00E-60
Capana06g002569 Chr06:177203280:177205286 621 206 22.68 5.33 AT1G07900 LBD1 1.00E-52
Capana06g002841 Chr06:208737369:208739311 660 219 24.06 8.93 AT2G30340 LBD13 7.00E-57
Capana06g002916 Chr06:212869742:212871377 471 156 17.64 5.85 AT2G30130 LBD12，ASL5 2.00E-57
Capana08g000396 Chr08:54270511:54273077 900 299 33.10 8.78 AT3G13850 LBD22 2.00E-30
Capana08g001335 Chr08:128913873:128917054 681 226 24.61 6.58 AT3G03760 LBD20 6.00E-43
Capana08g002247 Chr08:143594588:143595359 660 219 24.03 8.57 AT5G67420 LBD37，ASL39 1.00E-55
Capana08g002272 Chr08:143904240:143905018 357 118 13.61 8.91 AT3G26660 LBD24 2.00E-33
Capana08g002502 Chr08:147898456:147899234 354 118 13.61 8.76 AT3G26660 LBD24 3.00E-34
Capana09g000630 Chr09:28318910:28319533 624 207 24.06 9.13 AT1G06280 LBD2 2.00E-36
Capana11g000605 Chr11:21000923:21003165 606 201 21.88 6.27 AT2G28500 LBD11 2.00E-52
Capana11g002301 Chr11:218322511:218323834 726 241 26.69 6.44 AT1G68510 LBD42 4.00E-57
Capana12g000048 Chr12:975519:977052 483 160 17.56 7.65 AT1G31320 LBD4 1.00E-49
Capana12g000222 Chr12:3536855:3537391 537 178 19.52 6.69 AT5G63090 LOB 2.00E-57
Capana12g002602 Chr12:223487154:223488986 684 227 24.87 8.80 AT1G65620 LBD6，AS2 1.00E-66
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图 1 辣椒 LBD 转录因子在染色体上的位置
Fig. 1 The chromosome location of the LBD transcription factors in pepper

2.3 辣椒 LBD 家族系统进化及基因结构分析
为了解辣椒 LBD 基因的系统进化关系，利用筛选出来的 LBD 蛋白全长构建了系统进化树（图
2）。结果显示，45 个辣椒 LBD 基因可分为两类，参照拟南芥的分类结果，将辣椒中亚家族命名为
ClassⅠ和 ClassⅡ，分别含有 36 个和 9 个 LBD 蛋白。此外，该 LBD 家族形成了 15 个旁系同源基
因对，其中 8 对（Capana06g000127/Capana00g003456、Capana01g001407/Capana01g001405、
Capana12g000222/Capana03g001202 、 Capana06g000315/Capana06g002916 、 Capana02g003133/
Capana02g000739、Capana11g000605/Capana06g002569、Capana09g000630/Capana02g001853 和
Capana00g000558/Capana00g001620）的自展值高于 90。
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基因结构分析（图 2）显示：辣椒 LBD 基因家族结构相对比较简单，除 Capana03g002012（包
含 8 个内含子）情况特殊之外，其余内含子数都在 3 个以下，其中 8 个基因不含内含子，28 个基因
含有 1 个内含子，6 个基因含两个内含子，余下 3 个包含 3 个内含子。进一步分析发现，聚类关系
较近的基因具有大致相似的基因结构，其中 9 个 ClassⅡ中的 7 个基因都含有 1 个内含子，且外显子
内含子的结构高度相似。

图 2 辣椒 LBD 家族进化树及基因结构
Fig. 2 The phylogenetic tree and gene structure of LBD family in pepper
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辣椒全基因组中 LBD 转录因子的鉴定与表达分析.
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为进一步分析辣椒 LBD 基因家族的进化及与拟南芥的同源关系，构建了辣椒和拟南芥 LBD 系
统进化树（图 3）。根据进化树聚类结果，可将辣椒 ClassⅠ细分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc、Ⅰd 和Ⅰe 等 5
个亚类，分别包含 11、8、8、4 和 5 个 LBD 家族成员，ClassⅡ可分为Ⅱa 和Ⅱb 两个亚类。


图 3 辣椒（●）与拟南芥（○）LBD 转录因子的系统进化树
Fig. 3 The unrooted phylogenetic tree of LBD transcription factors in pepper（●）and Arabidopsis（○）

2.4 辣椒 LBD 蛋白序列保守性分析
通过比对 45 个辣椒 LBD 蛋白的 LOB 结构域发现，蛋白序列的 N 端都含有 1 个由 15 个氨基酸
组成的保守的 CX2CX6CX3C 基序（图 4），推测其可能直接参与到与下游基因顺式元件的绑定，例
外的是，Capana02g001853 第 3 个和第 4 个半胱氨酸之间含 4 个氨基酸残基；Capana00g000558 和
Capana00g001620 第 2、3 个半胱氨酸之间含 7 个氨基酸残基。ClassⅠ类蛋白结构域 C 端含有赖氨
酸组成的类似亮氨酸拉链的 LX6LX3LX6L 螺旋卷曲二级结构（图 4），与转录因子间的二聚化相关。
ClassⅠ的Ⅰa、Ⅰb 和Ⅰc 亚类在两个基序之间存在 1 个 GAS 模块（GAS-block），该模块 C 端含有
1 个保守的脯氨酸（P）和甘氨酸（G），其中脯氨酸在该家族行使生物学功能时发挥了重要作用，
而甘氨酸的功能目前尚不清楚（Lee et al.，2013）。
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图 4 辣椒 LBD 家族保守结构域比对
Fig. 4 Alignment of conserved domains of LBD family in pepper
2.5 辣椒 LBD 家族的组织表达模式
为探究 LBD 基因在辣椒生长发育过程中的潜在功能，利用 Zunla-1 的基因芯片数据绘制了 LBD 基
因家族在 6 个不同组织（根、茎、叶、花蕾、花和果实）以及 9 个果实发育时期中的表达热图（图 5，

图 5 辣椒 LBD 基因表达模式
Fig. 5 The tissue expression profile of the pepper LBD genes
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红色的颜色深浅表示基因的表达强弱，白色表示没有表达信号）。结果显示，不同 LBD 基因在不同组
织的表达模式有显著差异。Capana00g003460、Capana01g001405 和 Capana06g000315 仅在根中表达，
Ca02g002988 在根部的表达量明显高于其他组织，这些基因可能在根部的形态建成过程中发挥了重要
作用。Ca03g001070 在花蕾中异常高表达，其同类基因 Ca02g003419 的表达亦限于花器官，根据同源
比对和进化分析发现这两个基因在拟南芥中的直系同源基因都为 AtLBD27，而有研究表明 AtLBD27
在拟南芥花粉发育中扮演了重要角色（Kim et al.，2015），因此，在辣椒中的同源基因可能行使了相
似的功能。Capana02g000739 和 Capana02g003133 在进化树中聚为一类（自展值为 100），这两个基
因在花和花蕾中具有相似的表达模式，而其拟南芥同源基因 AtLBD36 参与了花发育进程（Chalfun et
al.，2005）。图 5 显示 LBD 家族多个基因参与了果实发育的各个时期，其中 Capana02g001320、
Capana08g001335 和 Capana12g000048 在果实发育早期特异性表达， Capana02g002777 、
Capana06g002841、Capana06g001996 和 Capana00g003456 的表达则集中在果实成熟之后。
Capana03g000678、Capana04g000657、Capana02g002988、Capana11g000605 和 Capana02g000997 在
各个组织都有较高的表达量，这些基因可能参与了辣椒整个生长发育周期中多种生理生化转变的转录
调控，其中 Capana11g000605 在果实发育末期表达量显著上调，预测其可能在辣椒果实后熟阶段扮演
了重要角色。此外，有 10 个 LBD 家族基因（Capana04g001879、Capana00g003748、Capana03g002012、
Capana00g004242、Capana08g002502、Capana09g000630、Capana02g001853、Capana02g003420、
Capana08g002272 和 Capana00g001620）的表达信号未被检测到。
2.6 辣椒 LBD 基因在高温胁迫下的表达分析
利用 qRT-PCR 分析了 8 个辣椒 LBD 家族基因在高温胁迫下的表达情况（图 6），由于前期的
RT-PCR 未检测到 ClassⅠd 类 4 个基因的表达，因此将其排除在外。结果显示，除 Capana11g000605
对照处理未检测到表达信号之外，其余 7 个基因在正常生长情况下的相对表达情况与图 5 基本吻合。
其中 Capana02g000997、Capana01g001407、Capana02g002988 和 Capana08g002247 在高温胁迫下
表达量逐渐下调，后两者在 12 h 的下调程度分别是对照的 95%和 90%以上。Capana11g000605、


图 6 辣椒 LBD 家族 8 个代表基因在高温胁迫条件下的表达情况
Fig. 6 Expression patterns of 8 selected LBD genes in pepper under high temperature stress
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Capana08g000396 、 Capana00g001620 和 Capana03g000678 则 整 体 受 高 温 的 正 向 诱 导 ，
Capana08g000396 在 1 h 时表达量达到峰值，之后显著下调，在 12 h 时与对照的表达量基本一致。
Capana00g001620 在 6 h 和 12 h 有先增后减的趋势。Capana03g000678 则在热激 1 h 时表达量达到
峰值，之后有微弱的下降，但保持在对照的 10 倍以上。
3 讨论
辣椒全基因组测序已于近几年完成（Qin et al.，2014），但到目前为止，辣椒中仅有 HSF 和 WRKY
基因家族的功能分析得到报道（刁卫平 等，2015；Guo et al.，2015）。LBD 转录因子作为近些年被
发现的在植物中所特有的一类基因家族，在植物的生长发育及逆境响应调控网络中发挥了多种功能。
本研究最终从辣椒基因组中鉴定出 45 个 LBD 基因，可分为两大类和 7 个亚类，其家族成员数量与
拟南芥（43 个）、玉米（43 个）及番茄（46 个）相近，说明植物中所含 LBD 基因具有较高的保守
性，其数量的多少与基因组的大小并不呈正比例关系。基因结构分析是挖掘基因家族进化关系和基
因重复事件信息的有用工具，辣椒 LBD 基因结构相对简单，内含子数整体在 3 个以内，这与拟南芥
和水稻等被子植物的研究结果相似，且聚于同一类的基因具有相似的基因结构。染色体定位图显示
LBD 基因相对分散地分布于辣椒 12 条染色体中的 9 条，其中 2 号染色体末端有 5 个基因形成了基
因簇结构，可能是由基因的串联复制引起的。进化关系发现辣椒 LBD 家族可能存在 15 个旁系同源
基因，说明在漫长的进化过程中该家族出现了基因重复事件。
模式植物拟南芥的基因芯片数据较辣椒更为全面，其 LBD 基因家族的多个成员已得到功能验
证。本试验中利用聚类分析研究了拟南芥和辣椒 LBD 基因的进化关系，由于 LBD 基因的高度保守
性，具有相似功能的 LBD 基因可能聚集于同一大类或者亚类，这为预测辣椒该基因家族的功能提供
了可靠依据。例如，有研究表明拟南芥 LBD37、LBD38 和 LBD39 参与了花青素合成和氮代谢，因
此与这些基因聚于 ClassⅡb 类的辣椒基因可能具有相似的功能。ClassⅠ中有 5 对自展值在 95 以上
的直系同源基因（Capana12g002602/AtAS2、Capana03g002640/AtLBD21、Capana08g001335/AtLBD20、
Capana09g000630/AtLBD5 和 Capana06g001218/AtLBD22），其中 AtAS2（LBD6）和 AtLBD5 参与了
花发育进程（Semiarti et al.，2001），AtLBD20 在对尖孢镰刀菌的防御过程中发挥负向调控功能
（Thatcher et al.，2012），AtLBD21 与侧生叶片的发育相关（Luo et al.，2006），AtLBD22 则参与调
控侧根的形态建成（Matsumura et al.，2009），这些基因在辣椒中的直系同源基因也可能参与了类似
的调控途径。
基因的组织表达模式往往与其功能特征密切相关。本研究中利用辣椒芯片数据探究了 LBD 家
族基因在根、茎、叶、花蕾、花和果实发育的 9 个时期的表达情况。结果显示，在正常生长条件下，
辣椒 LBD 家族 45 个基因中有 35 个至少在一个发育时期有表达。其中 ClassⅠ类基因的组织表达具
有明显的特异性，说明该类基因在辣椒生长发育的某些特定时期，如侧根及侧叶的形态建成、花发
育和果实后熟等过程中发挥了独特的功能，而多个 ClassⅡ基因几乎在每个组织都有较高的表达量，
这种现象与拟南芥、水稻等植物 LBD 家族的表达模式相似（Yang et al.，2006；Matsumura et al.，
2009）。拟南芥中 LBD 基因的功能验证也证明了 ClassⅠ类主要参与发育调控，ClassⅡ则在氮素形
成和环境响应等植物每个生长发育时期都需依赖的生理生化途径中发挥作用。辣椒表达模式图中显
示有一些基因在某些组织异常高表达，如 Capana06g002569 和 Capana02g002988 在根组织，
Capana12g000048 在 茎 部 ， Capana03g001070 、 Capana06g001218 、 Capana02g000739 和
Capana02g003133 在 花 器 官 ， Capana01g001407 和 Capana03g000678 在 果 实 发 育 中 期 ，
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Capana11g000605 在果实发育末期，在以后涉及到辣椒 LBD 家族基因的功能验证时需予以重视。
拟南芥和水稻等作物中的研究证明了 LBD 中的 ClassⅠ类成员主要参与生长发育调控，而 Class
Ⅱ类可能参与了胁迫应答（Yang et al.，2006；Majer & Hochholdinger，2011）。因此，以 ClassⅡ为
研究重点，为探究辣椒 LBD 基因家族对高温胁迫的敏感性，本研究中从辣椒 ClassⅠ类 36 个基因中
挑选出 4 个基因，从 ClassⅡ的 9 个基因中同样挑出 4 个，利用 qRT-PCR 检测了这不同亚类的 8 个
代表基因在热激条件下不同时间点的相对表达量。结果显示，ClassⅠ类基因整体的表达量偏低，对
高温逆境也没有强烈的反应，而 ClassⅡ类基因在辣椒生长发育过程中的表达量显著高于 ClassⅠ，
对热胁迫的应答较 ClassⅠ也更为敏感。其中，ClassⅡb 中的 Capana02g002988 和 Capana08g002247
具有相对同步的表达模式，可能在辣椒热激响应调控网络中发挥了负向的协同功能。值得注意的是，
Capana03g000678 也是 ClassⅡb 中一员，但其显著受高温胁迫的正向诱导，预测其可能与该类其他
基因之间存在反馈作用。此外，基因芯片中未检测到表达信号的 Capana08g000396 在热激后出现明
显的表达峰值，Capana11g000605 较对照也有持续的高表达，这也暗示着辣椒 LBD 家族基因可能在
热胁迫响应方面发挥着多种潜在功能。

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