蛇足石杉 COBRA 基因家族，在應對非生物脅迫中發揮着什麼作用？
前言：蛇足石杉是中藥材千層塔的來源之一，具有活血行瘀、止血生肌、消腫定痛、清熱解毒、退熱除濕等功效，其主要成分石杉堿甲對阿爾茨海默病具有良好的療效，且外周不良反應輕微，市場前景良好。
近年來，蛇足石杉的人工栽培取得一定進展，但因其生長緩慢，繁殖困難，至今尚未實作大規模栽培，産量遠遠不能滿足市場需求，通過COBRA等纖維素合成酶基因的調控有望成為蛇足石杉生物産量增長的新途徑。
從蛇足石杉全長轉錄組資料中共篩選出24條COBRA基因家族的堿基序列，分别命名為HsCOBRA1~HsCOBRA24。
基于蛇足石杉轉錄組測序及ORFfinder獲得氨基酸序列，并利用線上軟體對HsCOBRAs編碼的蛋白質進行理化性質預測。
24條HsCOBRAs蛋白序列中，蛋白氨基酸數量為73~663個，分子量在8494.91~73084.23Da之間，平均分子量為26012.36。
9個蛋白等電點在4.53~6.97之間，為酸性蛋白，其餘15個蛋白的等電點在8.17~10.13之間，為堿性蛋白，11個蛋白為穩定蛋白，其餘13個蛋白均為不穩定蛋白。
HsCOBRAs家族成員的脂溶性指數介于61.70~92.37之間，HsCOBRA7、HsCOBRA8、HsCOBRA9、HsCOBRA12、HsCOBRA15為疏水性蛋白，其餘蛋白為親水性蛋白，所有蛋白均帶有負電殘基3~77個及正電殘基6~53個。
跨膜結構預測發現7個蛋白分别具有1個跨膜結構，其餘均無跨膜結構。
亞細胞定位發現HsCOBRAs家族成員分布廣泛，1個定位于細胞壁，4個定位于葉綠體，10個定位于細胞核，其餘10個均定位于細胞膜，蛋白結構域分析結果顯示HsCOBRAs家族共有7種結構域。
利用軟體對蛇足石杉COBRA基因家族進行二級結構預測，結果表明HsCOBRAs蛋白的二級結構均由無規則卷曲、α螺旋、延長鍊、及β折疊組成。
對蛇足石杉COBRA家族成員進行三級結構預測，結果表明24個蛋白共有19種三級結構模型，HsCOBRA7氨基酸比例最高，HsCOBRA13、HsCOBRA16、HsCOBRA19、HsCOBRA24均具有水解酶結構。
HsCOBRA1、HsCOBRA6、HsCOBRA7均具有水解酶抑制劑結構，HsCOBRA2、HsCOBRA3、HsCOBRA4、HsCOBRA14均具有碳水化合物結構。
HsCOBRA6、HsCOBRA7、HsCOBRA17序列同源性為99.9%，HsCOBRA6、HsCOBRA7蛋白的三級結構相似，可能具有相似的生物學功能，HsCOBRA1、HsCOBRA5序列同源性為100%。
順式作用元件分析結果顯示，HsCOBRAs共有46種具有功能注釋的順式作用元件，其中有23種順式作用元件參與光響應。
部分蛋白具有參與分生組織表達和胚乳表達，及響應脫落酸（ABA）、生長素（IAA）、赤黴素（GAs）、水楊酸的順式作用元件，此外還含有響應厭氧、缺氧、幹旱、低溫等環境的順式作用元件。
其中 ACA 能響應冷、熱、鹽脅迫和紫外等多種非生物脅迫，ABRE 元件能 與 BpbZIP1 特異性結合，響應鹽脅迫，通過清除活性氧提高株系耐鹽能力， LTR 反轉錄轉座子能響應鹽、ABA、H2O2和幹旱等而發生轉錄水準的變化。
ACA、ABRE、LTR 反轉錄轉座子在 HsCOBRAs 基因家族啟動子區域大量存在，說明蛇足石
杉 COBRA 基因家族在植物應對非生物脅迫方面發揮作用。
根據COBRA基因在蛇足石杉葉、孢子、莖、芽胞中的轉錄組資料分析其表達模式，HsCOBRA2在4個組織中的表達量均最高，HsCOBRA4在葉、孢子、莖中的表達量僅次于HsCOBRA2。
HsCOBRA7、HsCOBRA15、HsCOBRA20在4個組織中幾乎不表達，此外還有3個基因在葉片中幾乎不表達，1個基因在孢子中幾乎不表達，4個基因在莖中幾乎不表達，4個基因在芽胞中幾乎不表達。
COBRA基因家族在蛇足石杉的中的表達量為葉＞孢子＞莖＞芽胞，孢子是蛇足石杉主要繁殖器官之一，HsCOBRAs 基因家族可能影響其孢子囊壁的生長發育進而影響着孢子的成熟和萌發。
結論：
蛇足石杉COBRA基因家族具有與其他物種相似的生物資訊學特征及規律，同時具有可能參與生長發育、繁殖及響應不良環境脅迫的生物學功能。
通過研究蛇足石杉COBRA基因家族的分子生物資訊學特征及組織表達規律，有助于闡明蛇足石杉COBRA基因的分子調控和促進生長發育機制，為生物量的增長提供新途徑，為将來的分子育種及基因功能驗證等研究提供理論依據。
