摘要
【目的】 探究芸豆中PvGH3家族成员的特征及在非生物胁迫响应中的作用，为深入研究其基因功能提供参考依据，也为芸豆抗逆新品种的选育提供新的基因资源。【方法】通过生物信息学的方法对芸豆GH3基因家族进行全基因组鉴定，用荧光定量PCR(qRT-PCR)检测PvGH3基因在不同逆境胁迫下的表达。【结果】在芸豆中鉴定出19个PvGH3基因，其中17个基因不均匀分布于8条染色体上，其余2个基因定位于scafford上无法精确定位；可分为3个亚族，各亚族间的成员有相似的基因结构和保守基序；各成员间存在3个旁系同源基因对，与拟南芥GH3间有15个直系同源基因对；含有光、激素、胁迫及生长发育相关顺式元件；19个PvGH3在响应干旱(6% PEG)、盐(100 mmol/L NaCl溶液)和低温(4 ℃)逆境胁迫应答方面均上调表达。【结论】在芸豆中鉴定出19个PvGH3基因，通过qRT-PCR证明这19个PvGH3基因能不同程度地响应非生物胁迫，可为PvGH3的抗逆功能分析提供理论依据。
Abstract
[Objective] This study aims to explore the characteristics of PvGH3 family members in kidney bean and their roles in abiotic stress, to provide reference for further study of gene function, as well as provides new gene resources for breeding stress tolerant varieties of kidney bean. [Methods] Genome-wide identification of the GH3 gene family in kidney bean was carried out by a bioinformatics approach, and qRT-PCR was used to detect the expression of the PvGH3 gene under abiotic stresses. [Results] 19 PvGH3 genes were identified in kidney bean, of which 17 genes were unevenly distributed on eight chromosomes, and the remaining two genes were localized on scafford and could not be precisely located. These genes could be classified into three subfamilies, with members of each subfamily sharing similar gene structure and conserved motif. There were three paralogous pairs among the members, and 15 orthologous pairs with Arabidopsis. The 19 PvGH3 were up-regulated in response to drought (6% PEG), salt (100 mmol/L NaCl), and low temperature (4 ℃). [Conclusion] 19 PvGH3 genes were identified in kidney bean. qRT-PCR assays showed that these PvGH3 genes respond to abiotic stresses to different degrees, which provided basis for the analysis of stress tolerance of PvGH3.
生长素是植物生长发育过程中必不可少的重要植物激素，能够通过调控特定响应基因的表达来参与植物的生长衰老、根茎形成、向性运动和逆境胁迫适应等多种生理过程[1]。吲哚-3-乙酸（IAA）是目前研究最为深入、在众多植物中广泛存在的一种生长素形式[2]。在大多数植物中，生长素以结合态形式存在，当植物体内自由态生长素浓度较高时，会与其他分子结合形成生物活性较低的结合态，随后储存或进行分解代谢，以维持激素的正常水平和活性[3]。
GH3基因是生长素早期响应基因，它是在使用生长素处理后可以快速激活转录的一类基因，在生长素的诱导作用下可以快速表达，分为SAURs、AUX/IAAs、GH3s这3类基因家族[4-5]。GH3基因在植物生长以及器官发育中起重要作用，GH3基因编码的生长素酰胺合成酶可以与过量的IAA和氨基酸结合，从而调节生长素在植物中的稳态[6]。
生长素用于调控植物细胞分裂和分化，是植物生长发育必不可少的重要激素之一。GH3蛋白在植物生长发育、果实成熟以及植物抵抗外界胁迫的耐受性中有重要作用[2]。1984年，徐明飞等在大豆（Glycine max）cDNA库中挑出了4个可以响应2，4-D的基因，将其命名为pGH1—pGH4，研究后发现其克隆出的基因都是pGH3的类似基因，因此用GH3来命名该基因家族[7]。根据蛋白序列相似性和氨基酸底物特异性可以将GH3基因家族成员分为3类：第1类，GH3蛋白可以与茉莉酸（JA）和乙烯合成前体1-氨基环丙烷基羧酸（ACC）结合，参与JA和乙烯的合成；第2类，GH3蛋白能够催化IAA腺苷化，并通过催化IAA与氨基酸的结合，部分蛋白参与水杨酸（SA）的腺苷化；第3类，GH3蛋白可能参与水杨酸的调控，在拟南芥GH3基因家族中At GH3.12基因在SA和氨基酸结合反应中发挥作用[8-10]。GH3基因主要通过激素响应的相关信号调控IAA、SA以及MeJA和氨基酸结合，进而调控植物体内激素的动态平衡。同时，GH3还可将植物体内多余的激素降解。因此，GH3可通过调节植物体内的激素平衡参与植物多种生理生化反应[10]。在水稻中GH3基因调控区域存在大量植物激素响应元件和响应生物及非生物胁迫顺式元件，其调控水稻在生长发育中的生长素和脱落酸含量，在抵抗逆境胁迫中具有重要作用[9]。在拟南芥中，AtGH3.6基因参与生长素信号转导、细胞分裂分化以及侧根生长[11]。在葡萄中，GH3基因由于受到脱落酸和乙烯的共同诱导，促使生长素与天冬氨酸结合，在果实发育及成熟中发挥重要作用[12]。庞少萍等[11]发现CjGH3.4和CjGH3.7参与植物激素信号转导以及逆境胁迫响应。龙子轩等[12]发现芸豆在逆境胁迫下能调控生长素合成，影响芸豆逆境激素的合成。以上研究结果说明，GH3基因在植物的正常生长发育及逆境胁迫响应中发挥重要作用。
芸豆（Phaseolus vulgaris L.）学名菜豆，俗称二季豆、四季豆，其蛋白质含量丰富，有较高的经济、药用和食用价值，但易受到干旱、盐胁迫及低温等外界环境的影响[13-14]。因此，发掘并利用抗逆基因，研究芸豆抗逆机理对于提高其产量和改良品质具有重要的理论和实际意义。GH3家族基因在多种植物中已被鉴定出，如拟南芥（Arabidopsis thaliana）[15]、玉米（Zea mays）[16]、欧李（Cerasus humilis）[17]、枣（Ziziphus jujuba）[18]、水稻（Oryza sativa）[19]中分别鉴定出20，13，10，19，14个GH3基因，目前关于芸豆GH3基因家族的研究鲜见报道。因此为探究GH3基因在芸豆中的功能和作用，该研究基于芸豆基因组，采用生物信息学方法鉴定芸豆GH3基因家族，分析其理化性质、染色体定位、进化关系、共线性、基因结构及保守基序、顺式作用元件和组织特异性表达等，并利用qRT-PCR分析该家族基因在低温、盐以及干旱胁迫下的表达情况，为芸豆GH3家族基因功能的研究和利用提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 材料及处理
试验材料选用‘山西小红芸豆’优良种子，用1%的NaClO消毒10 min，洗净晾干在蒸馏水中浸泡24 h，种皮软化后置于培养皿中萌发。待种子露白后，移栽至盛有基质为蛭石∶珍珠岩=3∶1（V/V）的塑料盆钵中，每盆2株，共计20盆，放置于光照培养箱中。待幼苗长至三叶一心时开始处理。对照（CK）：光照强度200 μmol/（m2·s），光周期16 h/8 h，温度23℃/18℃（昼/夜）；处理（T）：将幼苗分别置于低温（4℃）、100 mmol/L NaCl、6% PEG（聚乙二醇）处理24 h。每个处理3次重复，每次重复剪取5株叶片混样，样品用液氮速冻，-80℃保存备用。
1.2 芸豆全基因组GH3家族成员鉴定
通过拟南芥基因组数据库TAIR（https://www.arabidopsis.org/）中获得的GH3基因保守氨基酸序列，在豆科基因组数据库中（https://legacy.legumeinfo.org/）进行Blastp同源比对，可得到芸豆GH3基因的候选序列。用HMMER在线软件（https://www.ebi.ac.uk/Tools/hmmer/）进行筛选，剔除不含GH3基因的蛋白功能域（注册号:PF03321）的序列以及结构不完整序列，获得芸豆GH3基因家族成员。
1.3 蛋白质理化性质、二级结构及亚细胞定位预测
利用Expasy在线网站（http://web.expasy.org/）分析预测芸豆GH3成员的蛋白分子质量、氨基酸数目、基因位置及等电点（theoretical isoelectric point，pI）[20-21]。使用WoLF PSORT在线软件（http://www.genscript.com/）预测GH3蛋白的亚细胞定位。用PRABI（http://www.prabi.fr/）分析蛋白二级结构[22-23]。
1.4 染色体定位、共线性及系统进化分析
用TBtools软件从芸豆基因组 gff文件中提取PvGH3基因家族成员的染色体位置信息进行绘图可视化。用TBtools软件分析芸豆基因组内及芸豆与拟南芥之间的共线性并进行可视化。用MEGA11软件对芸豆、拟南芥、水稻和番茄的GH3蛋白序列构建系统进化分析，自展值设为1 000次重复，其余参数设置为默认值，根据拟南芥基因家族的分类，用邻接法（neighbor-joining，NJ）对芸豆GH3基因家族进行分类。
1.5 蛋白保守基序、基因结构及顺式作用元件分析
用MEME（http://meme-suite.org/tools/meme）对芸豆GH3基因家族成员进行保守基序分析，预测基序的数量设置为15个；用在线软件GSDS2.0（http://gsds.cbi.pku.edu.cn/）进行基因结构分析及可视化。用plantCARE（http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/）进行顺式作用元件分析。
1.6 芸豆GH3基因家族组织表达分析
从豆科数据库（https://legacy.legumeinfo.org/）下载芸豆生长发育过程中各组织的转录组测序数据（TPM，NTPM），包括6个不同的组织器官（根、茎、叶、花、果实、种子），分析芸豆GH3基因家族成员的组织表达特性。通过Excel得到log2（NTPM+1）值，用TBtools绘制PvGH3的组织表达热图。
1.7 芸豆GH3基因家族qRT-PCR分析
根据RNA提取试剂盒（天根，北京）说明书提取RNA。用生工生物工程（上海）股份有限公司在线软件设计引物（表1），并由该公司合成。
表1芸豆GH3家族基因qRT-PCR引物序列
Table1Primer sequences for qRT-PCR of GH3 family gene in leidney bean
用Prime Script RT reagent Kit（Perfect RealTime）试剂盒（TaKaRa）合成cDNA。反转录产物在-20℃下保存备用。用SYBR GreenⅠ（TaKaRa）试剂盒进行实时荧光定量PCR（Mx3005p，Stratagene，美国）对各基因的表达进行定量分析，设置3组重复，以芸豆的Actin基因作为内参，扩增总反应体系为20 μL，分别含1.5 μL cDNA，上、下游引物各1 μL、SYBR 10 μL、6.5 μL ddH2O，95℃预变性30 s；95℃变性5 s；60℃退火30 s；72℃延伸 30 s；40个循环。在Excel中采用法计算基因相对表达量，用Origin软件作图。
2 结果与分析
2.1 芸豆GH3基因家族的鉴定分析
通过相似性搜索以及保守结构域鉴定，在芸豆全基因组中鉴定出19个芸豆GH3基因。根据其在染色体上的分布位置，命名为PvGH3.1—PvGH3.19。对其蛋白理化性质及亚细胞定位分析（表2）表明，该家族成员的氨基酸数目为429（PvGH3.8及PvGH3.18）~635 aa（PvGH3.9）；分子质量为47 958.74~71 174.25 D；理论等电点为5.23（PvGH3.8）~7.13（PvGH3.6），其中PvGH3.6等电点大于7，表现为碱性，其余家族成员等电点小于7，表现为酸性；不稳定系数为37.16~45.38，其中PvGH3.12的不稳定系数最高，PvGH3.13、PvGH3.14、PvGH3.15的不稳定系数最低；该家族成员均为亲水性蛋白。亚细胞定位预测结果表明，10个PvGH3成员定位于细胞核，6个PvGH3成员定位于细胞骨架，2个PvGH3成员定位于细胞核和细胞骨架，1个PvGH3成员定位于叶绿体。
蛋白质二级结构预测结果（表3）显示，芸豆GH3基因家族成员均由α-螺旋、β-转角、不规则卷曲和延伸链构成，其中α-螺旋和不规则卷曲占比最大；α-螺旋所占比率为36.22%（PvGH3.9）~42.10%（PvGH3.10和PvGH3.11）；不规则卷曲所占比率为38.25%~45.04%，其中PvGH3.9的不规则卷曲所占比率最大；β-转角的所占比率最小，为4.43%~5.88%。
表2芸豆GH3基因家族成员及其编码蛋白的理化性质
Table2Physicochemical properties of proteins encoded by the kidney bean GH3 gene family
表3芸豆GH3蛋白二级结构组成
Table3Secondary structure of GH3 protein in kidney bean
2.2 芸豆GH3基因家族成员的染色体定位及共线性分析
对芸豆GH3基因家族成员在基因组中的位置分析（图1）发现，19个GH3基因中有17个基因定位于染色体上，剩余2个GH3基因定位于scafford上无法精确定位，以此绘制17个GH3基因在染色体上的分布图。基因定位结果显示，5号染色体上的基因数量最多（4个），1、3、7号染色体上均分布1个基因，PvGH3.3和PvGH3.4都定位于2号染色体上，PvGH3.7和PvGH3.8在5号染色体上串联，PvGH3.13、PvGH3.14以及PvGH3.15在10号染色体上串联，PvGH3.10和PvGH3.11在 6号染色体上串联，说明芸豆GH3基因家族在染色体上的分布存在热点区域。
为分析芸豆GH3基因家族成员之间的进化过程，用MCScan X对GH3基因家族成员之间的共线性关系进行鉴定与分析并制作Ciros图。结果（图2，A）表明：PvGH3.10与PvGH3.13、PvGH3.14、PvGH3.15之间存在共线性；PvGH3.11与PvGH3.13、PvGH3.14、PvGH3.15之间存在共线性；PvGH3.9与PvGH3.16之间存在共线性；PvGH3.7与PvGH3.17之间存在共线性；PvGH3.8与PvGH3.17之间存在共线性；PvGH3.3与PvGH3.5之间存在共线性，形成了全基因组复制对，使得染色体间PvGH3基因产生许多同源性，增加了进化的可能。
通过对芸豆与拟南芥基因组之间的共线性分析（图2，B），发现GH3家族各成员之间存在系统进化关系，芸豆与拟南芥之间具有15个GH3共线性基因对，有1个基因与多个基因间存在共线性。可以看出复制基因在进化上的保守性，在拟南芥和芸豆分化之前就存在着古老的基因对。不同物种GH3蛋白之间的高度保守表明芸豆的GH3蛋白与其他物种的GH3蛋白在功能上具有相似性。
图1芸豆GH3基因家族染色体定位
Fig.1Chromosome localization of GH3 gene family in kidney bean
图2芸豆GH3基因家族成员共线性（A）及其与拟南芥GH3基因间共线性分析（B）
Fig.2Collinearity of GH3 gene family members in kidney bean (A) and collinearity analysis of GH3 genome between P. vulgaris and A. thaliana (B)
2.3 芸豆GH3基因家族成员系统进化分析
为进一步分析芸豆GH3基因家族的进化关系，构建基于芸豆、水稻、番茄、拟南芥蛋白质序列的GH3基因家族系统进化树。
结果（图3）表明，GH3基因家族系统进化树可以将其分为3个亚组（Group Ⅰ—Ⅲ）。其中，Group Ⅲ亚家族包含芸豆GH3基因家族成员最多，有11个成员；Group Ⅰ亚家族包含7个芸豆GH3基因家族成员；Group Ⅱ包含芸豆GH3基因家族成员最少，只有1个成员。
图3不同物种GH3家族进化分析
Fig.3Evolutionary analysis of GH3 family in different species
2.4 芸豆GH3基因家族基因结构和保守基序分析
为研究PvGH3基因家族的进化分组以及结构的特异性，对PvGH3基因的CDS、UTR、内含子进行分析。
结果（图4）表明，PvGH3.13较长，但19个PvGH3基因长度均小于6 kb，均具有内含子、外显子以及上下游结构。PvGH3基因家族成员内含子数为2~5个，大多数成员含有2个外显子。PvGH3基因家族成员外显子数量差距不大，推测它们在功能上可能有一定相似性。
图4PvGH3基因家族的进化关系、基因结构和保守基序分析
Fig.4Evolutionary relationship, gene structure, and conserved motif of the PvGH3 gene family
为进一步研究芸豆GH3基因家族序列的保守性，用MEME在线软件分析PvGH3基因家族成员的蛋白保守基序，选取20个基序。结果（图4）表明，芸豆GH3所有基因家族成员都含有motif 7、motif 5、motif 12、motif 8、motif 1、motif 10、motif 13、motif 2、motif 4；其中PvGH3.7、PvGH3.8、PvGH3.17、PvGH3.18、PvGH3.10、PvGH3.11、PvGH3.13、PvGH3.14、PvGH3.15含有motif 20；PvGH3.10、PvGH3.11、PvGH3.13、PvGH3.14、PvGH3.15、PvGH3.17含有motif 16；其中PvGH3.8与PvGH3.18均不含motif 3、motif 11、motif 9、motif 6、motif 19、motif 14、motif 15、motif 16；PvGH3.1、PvGH3.2、PvGH3.8、PvGH3.18不含motif 14；PvGH3.1、PvGH3.2不含motif 17和motif 19；PvGH3.3、PvGH3.4、PvGH3.5、PvGH3.6、PvGH3.9、PvGH3.12、PvGH3.16、PvGH3.19含有motif 19；PvGH3.3、PvGH3.4、PvGH3.5、PvGH3.6、PvGH3.9、PvGH3.12、PvGH3.16、PvGH3.19含有motif 15。可以看出不同PvGH3基因家族成员间有相似和特殊的保守基序。
2.5 芸豆GH3基因家族顺式作用元件分析
为进一步明确芸豆GH3家族基因的潜在功能，用plantCARE在线工具对其顺式作用元件进行分析。结果（图5）显示，在芸豆GH3基因启动子上游2 000 bp处，含有的顺式作用元件大多数为响应激素的元件，包含生长素响应元件、水杨酸响应元件、脱落酸响应元件、厌氧诱导响应元件、光响应元件、参与低温响应元件、赤霉素响应元件、参与防御和应激反应的顺式作用元件、干旱响应元件等响应胁迫以及有关生长发育的元件，还含有脱落酸响应元件及参与干旱胁迫MYB结合位点等多种胁迫结合位点的元件。表明芸豆GH3基因与其生长发育及响应非生物胁迫密切相关。
图5PvGH3基因家族顺式作用元件分析
Fig.5Analysis of cis-acting elements of the PvGH3 gene family
2.6 芸豆GH3基因家族的组织表达分析
为探索芸豆GH3基因家族在生长发育过程中的潜在功能，用豆科基因组数据库中下载芸豆不同发育阶段各组织器官的RNA-seq数据，分析芸豆GH3基因家族成员的组织表达模式（图6）。19个GH3基因家族表达模式有所差异，在不同组织中均有表达。PvGH3.1、PvGH3.2在根和结节中呈现的表达量较高，在叶、花、花蕾、茎、幼苗以及豆荚中的表达量较低；PvGH3.3在茎中的表达量最高，在根和花蕾中的表达量较高，在其余组织中的表达量较低；PvGH3.4在根中的表达量较高，在其余组织中表达较低；PvGH3.5在花及幼嫩豆荚中表达较高，在其余组织中的表达量较低；PvGH3.6、PvGH3.7、PvGH3.8、PvGH3.9、PvGH3.16、PvGH3.17、PvGH3.18在各组织中的表达量均较低；PvGH3.10、PvGH3.11在各组织中表达量均较高，在花蕾中表达量最高；PvGH3.13、PvGH3.14、PvGH3.15在各组织中的表达量均较高，在茎中的表达量最高；PvGH3.19在各组织中的表达量均较高，在根和花中表达量最高。总体看来，芸豆GH3基因家族成员在花、根、结节及花蕾中的表达量较高。
2.7 芸豆GH3基因家族成员响应逆境胁迫的qRT-PCR分析
为进一步分析芸豆GH3基因响应逆境胁迫的表达情况，分别对6% PEG、100 mmol/L NaCl和4℃处理24 h的PvGH3基因的相对表达情况进行分析。结果（图7）显示，在6% PEG胁迫处理下，PvGH3呈不同程度的上调表达，其中PvGH3.8、PvGH3.10、PvGH3.14、PvGH3.17、PvGH3.18、PvGH3.19相对表达量较高，与对照差异显著（P＜0.05），说明PvGH3基因正向调控干旱胁迫应答。
图6PvGH3基因家族的组织表达分析
Fig.6Tissue expression of the PvGH3 gene family
图7不同胁迫处理下PvGH3基因的表达分析
Fig.7Expression of PvGH3 genes under different stress treatments
不同小写字母表示处理间差异显著（P＜0.05）。
Different lowercase letters indicate significant differences between treatments (P＜0.05) .
在100 mmol/L NaCl处理下，PvGH3.1、PvGH3.5、PvGH3.8、PvGH3.10的相对表达量与对照不存在显著差异（P＞0.05），PvGH3.3、PvGH3.6、PvGH3.7、PvGH3.9、PvGH3.11的相对表达量与对照差异显著（P＜0.05）；除PvGH3.11外其他PvGH3基因均正向调控响应盐胁迫。
在4℃低温处理下，PvGH3.7、PvGH3.13、PvGH3.15的相对表达量呈负向调控；PvGH3.12、PvGH3.14、PvGH3.16的相对表达量与对照不存在显著差异（P＞0.05）；PvGH3.3、PvGH3.6、PvGH3.9、PvGH3.10的相对表达量与对照差异显著（P＜0.05）；其余基因均正向调控低温胁迫应答。总之，在6% PEG、100 mmol/L NaCl、4℃胁迫处理均能诱导PvGH3的表达，但其表达程度均存在一定差异，在干旱胁迫、低温胁迫、盐胁迫的处理下主要呈现正向调控。
3 讨论
GH3基因家族是一种典型的生长素响应因子，在植物生长发育、逆境胁迫响应及信号转导中发挥重要作用[24]。近年来在多种植物中进行了GH3基因家族的鉴定分析，对于提高植株抗逆性并揭示其调控机制具有重要意义。本研究在芸豆中共鉴定出19个GH3基因，其中17个芸豆GH3家族成员在染色体上呈不均匀分布，其余2个芸豆GH3成员在染色体上未定位出，原因可能是由于目前基因组测序精度和组装不尽完善导致某些基因无法定位。与拟南芥[15]、番茄[29]、水稻[19]的成员数量差异较小，这可能是由于物种间基因组大小的差异和GH3基因扩增程度的差异造成的。芸豆GH3家族成员编码蛋白均为亲水性蛋白，这与在烟草[19]、龙眼[16]中GH3基因家族的研究结果基本一致。亚细胞定位预测表明，芸豆GH3基因主要在细胞核中表达，推测该家族在芸豆细胞核内信号转导过程中发挥重要作用，这与在大白菜[25]、玉米[16]等的研究结果基本一致。芸豆GH3基因家族成员理化性质与其他植物相似，其功能与作用相近。
构建进化树分析发现，芸豆GH3基因家族分为3个亚族。芸豆与拟南芥之间的关联性较高，有15对直系同源基因对存在复制关系。芸豆15个GH3基因存在共线关系，共4对旁系同源基因发生了片段复制事件。基因结构分析发现，每个亚族中各成员基因结构均包含内含子和外显子，且差异较小，结构决定功能，表明各基因在功能上具有相似性。各成员间的基因结构也存在一定的差异，大部分芸豆GH3基因家族成员都含有2个内含子和外显子，与在水稻[19]、丝瓜[26]的研究结果基本一致。对芸豆GH3基因启动子上游2 kb处序列进行分析，有助于了解和预测其可能包含的顺式调控元件，对进一步研究基因功能具有重要意义。本研究发现芸豆GH3基因包含光响应元件、激素响应元件、胁迫响应元件及生长发育相关元件这四大类型的顺式作用元件，其中PvGH3包含大量光响应元件，推测GH3基因在芸豆的光信号调控中发挥重要的作用，这与在草莓[8]、甜樱桃[27]中的研究结果基本一致。表明GH3基因在多种植物中包含顺式元件相似，其功能相近。在激素响应元件中，生长素响应元件和茉莉酸甲酯响应元件相对较多，其中PvGH3.1基因包含生长素响应元件最多；PvGH3.7、PvGH3.8、PvGH3.10、PvGH3.13中茉莉酸甲酯响应元件较多，表明GH3更易受到生长素响应元件和茉莉酸甲酯响应元件的调控，进而在植物生长发育和逆境胁迫中发挥作用，这与水稻[19]、木薯[28]中的研究结果基本一致。
GH3作为生长素早期响应基因，通过将过量的IAA、SA和JA结合到激素和应激相关信号传导过程中的氨基酸中来维持激素稳态，进一步调控植物的生长发育和逆境胁迫响应。通过对芸豆的19个GH3基因组织特异性表达预测，发现在花、根、茎中其表达量较高，说明GH3基因对芸豆的生长发育具有调控作用。用6% PEG、100 mmol/L NaCl、4℃低温不同的胁迫处理诱导PvGH3表达，通过qRT-PCR分析发现，PvGH3基因家族成员在干旱胁迫下主要进行正向调控，PvGH3.8、PvGH3.14、PvGH3.18相对表达量较高；在盐胁迫下主要进行正向调控，PvGH3.12、PvGH3.13、PvGH3.17、PvGH3.18相对表达量较高；在4℃低温胁迫下主要进行正向调控，PvGH3.1、PvGH3.11、PvGH3.17相对表达量较高。
4 结论
研究在芸豆中鉴定出19个GH3基因家族成员，该家族成员均为亲水性蛋白，且预测大部分亚细胞定位于细胞核和细胞骨架。芸豆GH3基因家族在染色体上的分布存在热点区域。芸豆与其他物种的GH3蛋白在功能上具有相似性。芸豆GH3基因家族成员可分为3个亚组，成员间内含子、外显子数目差距不大。芸豆GH3基因家族成员间有相似和特殊的保守基序。芸豆GH3基因与其生长发育及响应非生物胁迫密切相关。芸豆GH3基因家族成员在花、根、结节及花蕾中的表达量较高。芸豆GH3基因响应非生物胁迫，在植物抗逆及生长发育过程中起重要作用。
