摘要
【目的】 鉴定和分析辣椒PIN基因家族成员的特征及其在果柄离区和根系发育中的表达情况，为解析CaPINs功能及辣椒新品种培育提供候选基因。【方法】通过辣椒全基因组筛选鉴定PIN基因，并开展生物信息学分析，对这些基因在果柄离区和根系发育中进行表达分析。【结果】在辣椒基因组中鉴定出9个PIN基因家族成员，命名为CaPIN1-CaPIN9，分布于7条染色体上，CaPIN9未锚定。CaPINs蛋白的氨基酸数为358~654 aa，分子质量为39251.05~71170.91 D，等电点为6.40~9.38，且多数成员为稳定蛋白。CaPINs成员间具有明显的共线性，与番茄具有较近的遗传关系。CaPINs基因包含大量生长、环境及激素响应元件。转录组数据分析表明辣椒CaPINs的表达具有组织特异性。荧光定量PCR结果显示，CaPINs在不同果柄离区和根系发育中有不同程度表达。【结论】辣椒CaPINs特异性参与果柄离区形成与根系生长发育，可作为辣椒易脱柄品种培育和根系遗传改良的重要候选基因。
Abstract
[Objective] This study seeks to identify and analyze the PIN gene family members in pepper (Capsicum annuum L.) and to investigate their expression patterns in the abscission zone of the fruit pedicel as well as during root development. The ultimate goal is to provide candidate genes for elucidating the function of CaPINs and for breeding new pepper varieties. [Methods] PIN genes were identified through whole-genome screening of pepper, followed by comprehensive bioinformatics analysis. The expression patterns of these genes in the fruit pedicel abscission zone and during root development were systematically analyzed. [Results] 9 members of the PIN gene family were identified in the pepper genome and designated as CaPIN1 through CaPIN9. These genes are distributed across seven chromosomes, with CaPIN9 remaining unanchored. The proteins encoded by these genes exhibit amino acid length ranging from 358 to 654 residues, molecular weight from 39251.05 D to 71170.91 D, and isoelectric point from 6.40 to 9.38. Most of these proteins are stable. Additionally, significant collinearity was observed among the CaPINs, indicating a close genetic relationship with the tomato genome. CaPINs encompass a multitude of elements associated with growth, environmental responses, and hormonal signaling. Transcriptome data analysis revealed that the expression of CaPINs in pepper was tissue-specific. Quantitative PCR results demonstrated that CaPINs exhibited differential expression levels across various fruit pedicel abscission zones and throughout root development. [Conclusion] CaPINs play a crucial role in the development of the pedicel abscission zone and the growth and development of the root system. These genes hold significant potential as candidates for breeding pepper varieties with improved ease of de-stemming and for enhancing genetic traits related to root systems.
Keywords
吲哚-3-乙酸（indole-3-acetic acid，IAA）在植物的形态发生、根系发育、顶端优势、胚形成和维管分化等发育过程中扮演着重要的调节作用[1-2]。其调控功能主要由生长素的极性运输（polar auxin transport，PAT）过程决定，该运输过程导致植物组织内生长素含量的不对称分布[3]。参与生长素极性运输的载体主要包含内流载体AUX/LAX（Auxin1/likeAUX1）、外排载体PIN（PIN-formed）和外排/内流转运体PGP/MDR/ABCB（P-glycoprotein/ATPbindingcassetteB subfamily）[4-6]。其中，PIN蛋白广泛分布于植物界各种基因组中，包括裸子植物、单子叶植物、双子叶植物以及低等苔藓类植物，在细胞膜上呈极性分布[7-8]。PIN蛋白由两端的疏水区和中间的亲水区组成，包含保守的N端和C端跨膜结构域以及可变的中央亲水环，可分为经典型（长中央亲水环）和非经典型（短亲水环）两类蛋白[7，9]。
在模式植物拟南芥中，已经鉴定出8个PIN基因家族成员（AtPIN1-AtPIN8），其编码的氨基酸长度为351~647 aa[10-11]。定位于质膜上的PIN1、PIN2、PIN3、PIN4和PIN7参与了茎尖分生组织、根系生长、木质部以及根系向重力的调节，而定位于内质网（ER）的PIN5、PIN6和PIN8，在生长素的转运过程中起关键作用，负责将生长素从细胞质输送至内质网，从而调节生长素的稳态和平衡[12-15]。
植物器官的成熟、衰老或胁迫常诱导内源生长素含量下降，从而导致器官脱落[16-17]。在番茄花柄脱落过程中，离区SlPIN1和SlPIN4蛋白水平的增加促进生长素向基性方向的转运，降低了离区生长素水平，从而推动脱落进程[18]。在荔枝果茎韧皮部环剥引发脱落过程中，碳饥饿造成了生长素极性运输下降[19]。
辣椒（Capsicum annuum L.）是具有显著品牌优势的重点产业，而在盐渍椒和辣椒酱等制品的加工过程中，采摘与脱柄环节增加了企业的用工成本。此外，辣椒属于浅根系作物，根系的发育状况直接影响其对水分和养分的吸收效率。前人研究表明PIN基因参与调控花柄的脱落[18]和根系的生长发育[14]，但关于PIN基因的表达水平与辣椒果柄离区和根系发育的联系机制尚未明确。因此，该研究基于‘遵辣1号’基因组[20]对辣椒PIN基因家族进行全基因组鉴定，并开展生物信息学分析和表达模式研究，旨在揭示辣椒PIN基因家族在辣椒果柄的表达特征，为辣椒PIN基因家族的进一步研究奠定理论基础。
1 材料和方法
1.1 材料与处理
辣椒种质资源‘HC’、‘HX’和‘HL’由贵州省辣椒研究所提供。‘HC’和‘HX’种植在遵义基地，在绿熟果期，从‘HC’和‘HX’的果实端（分别标记为A1，B1）以及枝干端（分别标记为A2和B2）上采集果柄离区样本（图1，A）。
每个样本来源于30株幼苗的150个辣椒果实。采集当天，样本在液氮中快速冷冻，并存放于-80℃冰箱。‘HL’种植在光照培养箱中，分别在G1（4周）、G2（8周）和G3（12周）苗期采集根系样本（图1，B），采集后同样用液氮快速冷冻并保存在-80℃冰箱。
图1供试材料
Fig.1The test materials
1.2 辣椒PIN基因家族成员的生物信息学分析
从‘遵辣1号’基因组（https://www.sgn.cornell.edu/organism/Capsicum_annuum/genome）中下载辣椒的基因组序列，从TAIR10数据库（http://www.arabidopsis.org）下载拟南芥AtPIN蛋白序列（AtPIN1-8），利用TBtools的双向BLASTp初步筛选辣椒PIN蛋白[21]，使用NCBI Batch CD-Search（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/cdd/）数据库鉴定Mem_trans蛋白结构域，根据其保守域最终获得辣椒PIN基因家族成员。通过ExPASy Prot Param程序（https://www.expasy.org/resources/protparam）分析CaPINs蛋白的分子质量、等电点（pI）、不稳定性指数、脂溶性指数和总平均疏水指数[22]。
为研究辣椒PIN家族的系统发育关系，从NCBI中下载番茄的PIN蛋白序列，通过ClustalW方法对辣椒、拟南芥和番茄进行序列比对，在MEGA7.0软件中，通过邻接法（neighbor-joining）构建系统发育树，并采用自举法（bootstrap）进行检验，设置自举重复次数为1 000次[23]。然后，使用在线工具 iTOL（https://itol.embl.de/）对系统发育树进行可视化展示。
使用TBtools中的OneStep MCScanX功能来展示CaPINs基因家族的基因复制情况，并使用其DualsystenyPlotforMCscanX功能将辣椒、拟南芥和番茄PIN基因家族的共线性可视化[21]。
用TMHMM-2.0（http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM）分析辣椒PIN蛋白的跨膜结构[24]。通过SOPMA（https://npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl?page=npsa_sopma.html）预测辣椒PIN蛋白的二级结构[25]。通过SWISS-MODEL（https://swissmodel.expasy.org/）预测辣椒PIN蛋白的三级结构[26]。
利用NCBI网站Batch-CDD识别保守结构域，并使用MEME（http://meme.sdsc.edu）识别具有最大值的基序，基序数设为15，使用TBtools绘制CaPIN基因家族成员的结构图[21]。
为了鉴定9个辣椒PIN基因在起始密码子（ATG）上游2 000 bp区域内的启动子顺式作用元件，使用在线网站PlantCARE（http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/）进行预测，并用TBtools和R语言进行可视化。
1.3 不同组织和果实发育阶段的辣椒PIN基因表达模式分析
辣椒根、茎、叶、花和不同发育阶段果实的RNA-seq数据下载自NCBI数据库（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi? acc=GSE45037）[20]，利用TBtools软件绘制热图[21]。
1.4 RNA提取和qRT-PCR分析
使用MolPure® TRIeasyTM Plus Total RNA Kit总RNA提取试剂盒（翌圣，上海）提取辣椒离区组织和根系中的总RNA，使用Hifair® Ⅲ 1st Strand cDNA Synthesis SuperMix for qPCR反转录试剂盒（翌圣，上海）反转录合成cDNA的第1条链。根据辣椒PIN基因的CDS序列设计引物（表1），由生工生物工程（上海）股份有限公司合成，以CaACTIN为内参基因。
使用Hieff® qPCR SYBR Green Master Mix荧光定量试剂盒（翌圣，上海）进行qRT-PCR 分析。PCR仪为cfx96实时荧光定量PCR仪（Bio-rad，美国）。反应体系为20 μL：1 μL cDNA，上、下游引物各0.4 μL，ProQTM qPCR EvaGreen Master Mix 10 μL，ddH2O 补足。反应程序：95℃预变性5 min，95℃变性10 s，60℃退火30 s，40个循环，重复3次。基因的相对表达量采用计算。利用Excel 2019软件计算基因相对表达水平，采用SPSS 19.0软件进行显著性分析（P＜0.05），用GraphPad Prism 8.0软件作图。
表1辣椒PIN基因家族基因表达分析的实时荧光定量PCR引物
Table1qRT-PCR primers for expression analysis of PINs in pepper
2 结果与分析
2.1 辣椒PIN基因家族的鉴定与理化性质分析
通过生物信息学方法在辣椒全基因组中共鉴定到9个PIN家族成员。这些基因根据染色体顺序依次命名为CaPIN1-CaPIN9（表2），其中CaPIN9未锚定在染色体上。辣椒中CaPINs家族成员氨基酸数为358~654 aa；分子质量从39 251.05~71 170.91 D不等；等电点为6.40~9.38，除了CaPIN4为酸性蛋白外，其余8个CaPINs为碱性蛋白；不稳定指数为30.36~44.01，除了CaPIN6为不稳定蛋白外，其余8个CaPINs为稳定蛋白；脂溶指数为86.76~134.83；总平均疏水指数为0.076~0.751。
表2CaPIN家族成员蛋白质的理化性质
Table2Physicochemical properties of CaPIN proteins
2.2 辣椒PIN基因家族的系统发育和分类
为更好解析PIN蛋白的进化关系，构建了拟南芥、番茄和辣椒的27个PIN蛋白的系统进化树。结果（图2）显示，PIN蛋白可以分为6个亚族：Group Ⅰ中包含CaPIN5和SlPIN6，Group Ⅱ中包含CaPIN2、SlPIN8和AtPIN8，Group Ⅲa中包含CaPIN1、SlPIN5、SlPIN10和AtPIN5，Group Ⅲb中只包含了AtPIN6，Group Ⅲc中包含了CaPIN6、SlPIN2和AtPIN2，其余PIN蛋白归类于Group Ⅲd。
图2辣椒、拟南芥和番茄PIN蛋白的系统进化分析
Fig.2Phylogenetic analysis of the PIN protein family in C. annuum, A. thaliana, and S. lycopersicum
At.拟南芥；Sl.番茄；Ca.辣椒。
At, Arabidopsis thaliana. Sl, Solanum lycopersicum. Ca, C. annuum L..
结果表明，辣椒与番茄的亲缘关系较近，且均与拟南芥的亲缘关系较远，说明PIN蛋白具有科属特异性特点，并拥有相对独立的进化过程。
2.3 辣椒PIN基因家族的共线性分析
通过辣椒基因组内的共线性分析（图3，A），发现CaPIN1位于Chr01，CaPIN2位于Chr02，CaPIN3位于Chr03，CaPIN4位于Chr05，CaPIN5位于Chr06，CaPIN6位于Chr07，CaPIN7和CaPIN8位于Chr10，而CaPIN9未锚定。辣椒PIN基因家族成员之间显示出明显的共线性，表明在辣椒PIN基因家族的进化过程中，片段重复事件发挥重要作用。种间共线性分析（图3，B）表明，辣椒与番茄具有9个共线性基因对，而辣椒与拟南芥仅具有1个共线性基因对。这一结果进一步表明CaPINs和SlPINs之间具有更为密切的亲缘关系，从而突显PIN基因家族在茄科植物中的特异性进化。
图3辣椒CaPIN基因家族的基因复制（A）和种间共线性分析（B）
Fig.3Gene duplication (A) and interspecies collinearity analysis (B) of the CaPIN family in pepper
2.4 辣椒PIN基因家族成员跨膜结构、二级结构和三级结构分析
CaPIN蛋白表现出显著的保守性，其结构特征显示为N-和C-末端的2个疏水性片段与1个中央亲水环相连（图4），这种结构的保守性可能反映了其在生长素运输中的重要功能。所有的CaPIN蛋白都含有8~10个跨膜片段，这进一步突显了其保守性。
根据预测的蛋白长度和中心亲水环的存在，将CaPINs分为长PIN和短PIN两类。长PIN由7个成员组成，包括CaPIN3-CaPIN9，而短PIN则由CaPIN1和CaPIN2组成。
通过SOPMA和SWISS-MODEL对辣椒PIN基因编码蛋白的二级结构和三级结构进行分析，结果（表3、图5）表明，CaPIN1和CaPIN2主要以α-螺旋为主，而CaPIN3和CaPIN9以不规则卷曲为主。
图4辣椒CaPIN家族成员蛋白质的拓扑预测结构
Fig.4Predicted topology of the CaPIN family in pepper
对辣椒的9个PIN蛋白进行三级结构预测，结果表明CaPINs成员间的三级结构相似，且与蛋白质二级结构预测结果相符，主要由α-螺旋和无规则卷曲构成。
表3CaPIN家族成员蛋白质的二级结构
Table3Secondary structure of the CaPIN family proteins in pepper
图5辣椒CaPIN家族成员蛋白质的三级结构
Fig.5Tertiary structure of the CaPIN family proteins in pepper
2.5 辣椒PIN基因家族成员的保守结构域、保守基序和基因结构分析
利用NCBI网站Batch-CDD识别辣椒PIN基因家族保守结构域，如图6所示，辣椒PIN基因家族的每个成员都包含Mem_trans蛋白结构域。其中，除了CaPIN1和CaPIN9外，其他家族成员均具有2个Mem_trans蛋白结构域。为了进一步探索这些基因的结构多样性并预测其潜在功能，课题组利用MEME在线预测了辣椒PIN基因的15个保守基序。结果显示，CaPIN3、CaPIN4和CaPIN9拥有15个motif；CaPIN1和CaPIN2拥有相同的8个motif，缺少motif 6、motif 7、motif 9、motif 12、motif 13、motif 14、和motif 15；CaPIN5缺少motif 4、motif 9、motif 10、motif 11、motif 14和motif 15；CaPIN6缺少motif 15；CaPIN7和CaPIN8均缺少motif 11和motif 13（图6）。推测PIN1和PIN2与其余家族成员具有功能差异。根据内含子-外显子的分析结果，CaPINs均含有5~7个外显子，4~6个内含子。CaPINs内含子和外显子的长度和分布相似，这表明在辣椒PIN家族的进化过程中并不存在明显的分化。
2.6 辣椒PIN基因家族成员的顺式作用元件分析
利用PlantCARE在线网站对CaPINs启动子序列进行分析。结果（图7）表明，CaPINs含有胚乳表达、分生组织表达、类黄酮生物合成基因调控、玉米贮藏蛋白代谢调控、栅栏组织细胞等元件，说明CaPINs参与辣椒生长发育过程的多个生理过程。
图6CaPINs基因结构和基序分析
Fig.6Gene structure and motif analysis of CaPINs
图7辣椒CaPIN基因家族的顺式作用元件分析
Fig.7Analysis of cis-acting elements of the CaPIN gene family in pepper
CaPINs还含有光响应，低温、干旱、防御和应激响应性，缺氧特异性诱导性，昼夜节律控制等元件，说明CaPINs在生长发育过程中受环境影响较大。此外，CaPINs含有激素响应元件，如脱落酸响应、生长素响应、水杨酸响应、茉莉酸响应等元件，CaPINs可能在植物的生长和发育过程中受到多种激素（如脱落酸、水杨酸和生长素）的交叉调节，并通过这些激素的作用发挥功能。
2.7 不同组织和果实发育阶段的辣椒PIN基因表达模式分析
通过分析9个辣椒PIN基因在根、茎、叶、花芽、花和果实不同发育时期的表达模式，结果（图8）显示，这些家族成员展示出多样化的表达趋势，其中CaPIN1在花蕾和破色后3 d高表达，表明该基因在辣椒花蕾发育和果实变色过程中可能发挥重要作用；CaPIN2、CaPIN3、CaPIN7和CaPIN8在辣椒果实伸长发育过程中高表达，可能参与调控辣椒果实的伸长生长；CaPIN4在花蕾与花中高表达，可能参与调控辣椒的开花过程；CaPIN5在根中高表达，可能参与辣椒根系的生长发育；CaPIN6在绿熟果和破色期中高表达，可能参与辣椒果实的颜色变化过程；CaPIN9在辣椒的各个组织器官中表达水平较高，表明可能参与了辣椒生长发育周期中多种生理生化转变的转录调控途径。
图8辣椒CaPIN在不同组织及果实发育过程中的表达分析
Fig.8Expression analysis of the pepper CaPIN genes in different tissues and during fruit development
PIN基因在辣椒不同组织和果实发育9个时期的组织表达热图，分别是5个破色前期[0~1 cm（F-Dev1）、 1~3 cm（F-Dev2）、3~4 cm（F-Dev3）、4~5 cm（F-Dev4）长的果实和绿熟果（F-Dev5）]、破色期[果实开始变红的时期（F-Dev6）]和3个破色后期[破色后3 d（F-Dev7）、5 d（F-Dev8）和 7 d（F-Dev9）]。热图中红色深浅反映了基因表达的强弱，颜色越深表示表达量越高，白色表示基因未表达。
PIN gene expression heatmap across different tissues and nine stages of fruit development in chili peppers, including five pre-breaker stages [0-1 cm (F-Dev1) , 1-3 cm (F-Dev2) , 3-4 cm (F-Dev3) , 4-5 cm (F-Dev4) , and green mature fruit (F-Dev5) ], a breaker stage [the period when the fruit begins to turn red (F-Dev6) ], and three post-breaker stages [3 days post-breaker (F-Dev7) , 5 days post-breaker (F-Dev8) , and 7 days post-breaker (F-Dev9) ]. The heatmap reflects gene expression levels with darker red indicating higher expression, while white indicates no expression of the gene.
2.8 辣椒PIN基因家族成员在果柄中的表达
由图9可看出，CaPINs在‘HX’和‘HC’中有相似的特异性表达模式，CaPIN1与CaPIN2在离区组织（A2、B1）中高于（A1、B2）；CaPIN3、CaPIN4、CaPIN7和CaPIN9在果实端的离区组织（A1、B1）表达量高于枝干端的离区组织（A2、B2）；CaPIN5、CaPIN6和CaPIN8在枝干端的离区组织（A2、B2）表达量高于果实端的离区组织（A1、B1）。以上结果说明CaPINs参与了辣椒果柄生长素运输和分布调控。
2.9 辣椒PIN基因家族成员在根系发育中的表达
由图10可看出，CaPINs在辣椒根系生长发育中发挥重要作用，其中CaPIN1、CaPIN4、CaPIN8和CaPIN9在4-12周苗期时表达显著增加；而CaPIN2、CaPIN3和CaPIN5在8周苗期时表达量略微降低，在12周苗期时显著增加；CaPIN6和CaPIN7在根系4-12周苗期时均维持相似的表达。以上结果说明CaPINs在辣椒根系的生长发育中发挥重要作用。
图9辣椒CaPIN在果柄离区的表达分析
Fig.9Expression analysis of the pepper CaPIN genes in the pedicel abscission zone
A1.‘HC’的果实端果柄离区；A2.‘HC’的枝干端果柄离区； B1.‘HX’的果实端果柄离区；B2.‘HX’的枝干端果柄离区。不同小写字母表示差异显著（P＜0.05）。
A1, fruit-pedicel separation zone at the fruit end of ‘HC’. A2, fruit-pedicel separation zone at the branch end of ‘HC’. B1, fruit-pedicel separation zone at the fruit end of ‘HX’. B2, fruit-pedicel separation zone at the branch end of ‘HX’. Different lowercase letters indicate significant differences (P＜0.05) .
图10辣椒CaPIN在根系发育中的表达分析
Fig.10Expression analysis of the pepper CaPIN genes in root development
G1.4周苗期的根系；G2.8周苗期的根系；G3.12周苗期的根系。不同小写字母表示差异显著（P＜0.05）。
G1, the root system at the 4-week seedling stage. G2, the root system at the 8-week seedling stage. G3, the root system at the 12-week seedling stage. Different lowercase letters indicate significant differences (P＜0.05) .
3 讨论
本研究通过生物信息学的方法在辣椒全基因组数据库中挖掘鉴定出9个PIN基因，不均匀分布在辣椒的7条染色体，CaPIN9未锚定（图3，A）。CaPINs基因家族的成员数量与拟南芥（8个）[10-11]、番茄（10个）[18]PIN家族成员数量相似，这表明在物种分化过程中该基因家族没有出现大规模扩增。辣椒CaPINs均含有保守结构域Mem_Trans（PF03547），这与之前在西瓜[27]、大豆[28]、棉花[29]中对PIN蛋白的研究结果相一致。辣椒CaPIN家族基因氨基酸长度、等电点、分子质量、不稳定指数、脂溶指数、总平均疏水指数等理化指标（表2）与前人研究结果[10-11，18，30]相似。系统进化结果表明CaPINs与SlPINs遗传距离相较于AtPINs要近（图2），共线性分析表明辣椒与番茄具有9个共线性基因对，而与拟南芥仅具有1个共线性基因对（图3，B），说明辣椒CaPINs在进化过程中具有科属特异性。CaPINs蛋白家族包括具有保守的N-端和C-端跨膜结构域的蛋白，以及中央亲水环的可变部分（图4）。根据中央亲水环的长度，CaPIN3-CaPIN9为经典型（具有长中央亲水环），CaPIN1和CaPIN2为非经典型（具有短中央亲水环），这与前人研究结果[31-32]一致。
研究基因启动子序列中的顺式作用元件对于深入探索基因潜在功能至关重要。本研究通过对辣椒CaPINs基因启动子区顺式元件的预测，发现辣椒CaPINs主要可分为生长发育调控、环境响应和激素响应三类。这些结果与前人的研究结果[27，29，33]相一致，表明在不同的植物分类群中存在着保守的调控机制。此外，激素响应元件的存在表明CaPINs可能参与了激素信号通路，调节植物对激素信号的生长和发育反应[34-35]。研究结果预测了调控CaPINs基因表达的机制，并为进一步在辣椒PINs的功能研究提供基础。
辣椒CaPINs表现出明显的组织差异性表达（图8），CaPIN2、CaPIN3、CaPIN7和CaPIN8在辣椒果实伸长发育过程中高表达，这暗示它们可能参与调控辣椒果实的伸长生长。这与马铃薯中StPINs在匍匐茎膨大过程中的重要作用[36]一致。这些基因的表达模式与果实的形态发育相关，可能与果实大小和形状的形成有关，进一步揭示了CaPINs在辣椒果实发育中的重要作用。CaPIN4在花蕾和花中高表达，表明该基因可能在辣椒的开花过程中发挥重要作用。在拟南芥中，器官形成涉及到生长素这种信号分子的动态梯度，在原基尖端具有最大值。这些梯度是通过细胞外流介导的，需要不对称定位的PIN蛋白，它们代表了对于地上和地下器官中生长素分布的功能冗余网络[37]。CaPIN5在根中高表达，表明其可能在辣椒根系生长发育中扮演着重要角色。根部的高表达可能与根系的生长和形态发育密切相关。在拟南芥中，5个AtPINs基因共同调控生长素的分布，以调节原生根中的细胞分裂和细胞扩展[38]。CaPIN6在绿熟果和破色期中高表达，表明其可能与类胡萝卜素和其他色素的合成和积累有关，揭示了CaPIN6在辣椒果实颜色转变中的潜在作用。CaPIN9在辣椒不同组织中的高表达表明其在辣椒整体生长发育中的广泛参与。
在果柄离区中，CaPINs的表达量在果柄端和枝干端呈现出特异性差异，这表明CaPINs可能主要调控辣椒果柄胞内生长素的动态平衡和信号传导，这一发现与番茄中的研究结果[18，39]一致。在根系发育中，CaPIN1、CaPIN4、CaPIN8和CaPIN9在4-12周苗期时表达显著增加，推测这些成员可能通过增强生长素的极性运输，促进根系的生长发育，并帮助根系应对环境变化。CaPIN2、CaPIN3和CaPIN5在4-12周苗期时表达先略微降低后显著增加，推测在8周时，辣椒根系生长稳定，对生长素运输的需求相对减少。此时根系可能正在巩固结构，减少对生长素的极性运输依赖。12周时，辣椒根系功能的进一步完善，如促进根系的扩展和加强对水分和养分的吸收能力。CaPIN6和CaPIN7在根系4-12周苗期的整个发育过程中维持稳定表达，可能与生长素的基础运输功能和根系结构的稳定性维持有关。在根系发育过程中观察到的基因表达的差异表明，PIN基因可能存在功能分化。这一结果与棉花中的研究结果[29]一致。
4 结论
研究在全基因组的水平上共鉴定出9个辣椒PIN基因家族成员，分布在7条染色体上，CaPIN9未锚定。系统进化树和共线性结果说明辣椒CaPIN蛋白具有科属特异性特点；跨膜结构、二级结构和三级结构分析表明，辣椒CaPIN分为经典型和非经典型，主要由α-螺旋和无规则卷曲构成；基因结构和基序分析表明辣椒PIN家族的进化过程中并不存在明显的分化；顺式作用元件分析结果显示，CaPINs参与辣椒生长发育过程的多个生理过程；不同组织和果实发育阶段中的表达模式分析结果显示，CaPINs可能在辣椒生长发育周期中调节多种生理生化转变的转录过程；荧光定量PCR结果表明，CaPINs在辣椒果柄离区生长素调控以及根系的生长发育中发挥重要作用。这些结果将有助于进一步对CaPINs基因进行功能验证，以揭示其在辣椒果柄离区和根系发育中的作用机制。
