类型a：学术研究报告

一、研究团队与发表信息
本研究由Xule Zhang、Lei Feng、Qingdi Hu、Yaping Hu、Xiaohua Ma*和Jian Zheng*（标注†者贡献均等）合作完成，团队成员来自中国浙江省亚热带作物研究所植物创新与利用重点实验室。研究成果于2025年10月7日发表于期刊*Plants*（2025年第14卷，文章编号3090），题为《Genome-wide Identification and Expression Analysis of the SPL Gene Family in Phalaenopsis equestris》，开放获取许可为CC BY 4.0。

二、学术背景与研究目标
1. 科学领域与背景知识
SPL（Squamosa Promoter-Binding Protein-Like）家族是植物特有的转录因子，其核心功能由保守的SBP（Squamosa Promoter Binding Protein）结构域介导，该结构域包含双锌指（Zn-1: C3H, Zn-2: C2HC）和核定位信号（NLS）。SPL家族在植物发育（如开花诱导、花器官形成、营养生长转换）和逆境响应（如干旱、盐胁迫）中发挥关键作用，且受miR156/157调控。

1. 研究动机与目标
   蝴蝶兰（*Phalaenopsis equestris*）是重要的观赏与育种物种，但其SPL家族尚未系统研究。本研究旨在：（1）全基因组鉴定蝴蝶兰SPL基因（PeqSPLs）；（2）分析其进化关系、蛋白结构、启动子顺式元件；（3）解析组织特异性表达模式；（4）为后续功能研究提供基础。
   

三、研究流程与方法
1. PeqSPLs基因鉴定
- 方法：基于拟南芥和水稻SPL蛋白序列，构建隐马尔可夫模型（HMM），通过HMMER 3.0和BLASTp筛选蝴蝶兰基因组，结合Pfam数据库验证SBP结构域（PF03110）。
- 结果：鉴定出15个PeqSPLs，其蛋白长度181–1106 aa，分子量19.91–121.98 kDa，等电点（pI）多>7，均为不稳定亲水蛋白（表1）。

1. 系统发育与进化分析

   • 方法：使用MAFFT比对PeqSPLs、拟南芥（16个）和水稻（19个）SPL蛋白全长序列，MEGA10构建邻接树（NJ），参数：p-distance模型，1000次bootstrap。
     
   • 结果：SPL家族分为8个亚家族（I–VIII），PeqSPLs分布于6个亚家族（缺IV和VI），与水稻（同为单子叶植物）亲缘更近（图1）。亚家族II成员（PeqSPL2/3/8/14）含最多保守基序（如ANK重复结构域）和跨膜结构域（TMDs），暗示功能复杂性。
     

2. 蛋白结构与基因特征

   • 保守基序：通过MEME预测15个基序，所有PeqSPLs含Motif 1/2（SBP核心）；亚家族II成员独有Motif 4/5/8/13/15（图2）。
     
   • 基因结构：亚家族II内含子最多（如PeqSPL2含10个），而PeqSPL10仅1个（图4）。
     
   • 跨膜域预测：DeepTMHMM预测PeqSPL2/3/4/8/14含TMDs，可能具核/质双定位功能（表S2）。
     

3. 顺式元件与表达模式

   • 启动子分析：PlantCARE预测2000 bp启动子区，发现CAAT/TATA框、光响应元件（如G-box）、激素响应元件（如茉莉酸JA、脱落酸ABA）及逆境响应元件（图6）。
     
   • 表达谱：基于RNA-seq（19个组织）和qRT-PCR（花、叶、根）：
     
     • 广泛表达基因：PeqSPL2/3/5在多数组织高表达，可能参与基础发育。
       
     • 花特异性基因：PeqSPL10在花中高表达，尤其在幼嫩花药（图7-8）。
       

四、主要结果与逻辑关联
1. 亚家族功能分化：亚家族II成员（如PeqSPL3）含TMDs和ANK结构域，拟南芥同源基因AtSPL1/12通过TMD依赖的胞质定位参与热胁迫响应，提示PeqSPLs可能通过类似机制调控逆境适应。
2. 单子叶特异进化：PeqSPLs缺失亚家族IV（拟南芥AtSPL6同源），而AtSPL6参与病原防御，其缺失可能关联蝴蝶兰与共生微生物的互作。
3. 表达-功能关联：PeqSPL10在花药高表达，与水稻OsSPL8调控育性功能一致，可能参与蝴蝶兰花发育。

五、研究结论与价值
1. 科学价值：首次系统解析蝴蝶兰SPL家族，揭示单子叶植物SPL进化特异性（如亚家族IV缺失），为植物转录因子功能分化提供新案例。
2. 应用价值：PeqSPLs（如PeqSPL10）可作为分子育种靶点，调控开花时间或花器官发育。

六、研究亮点
1. 创新方法：整合HMMER、DeepTMHMM和跨物种共线性分析（MCScanX），建立高效基因家族研究流程。
2. 重要发现：
- 亚家族II的TMDs和多重基序提示功能多样性。
- PeqSPLs启动子富含光/激素响应元件，为环境信号整合机制提供线索。

七、其他价值
补充材料（表S1-S6）提供全基因序列、顺式元件列表及qPCR引物，便于后续研究复现与拓展。