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MYB蛋白质家族成员数量庞大，功能多样，存在于绝大多数真核生物中。大多数MYB蛋白作为转录因子发挥作用，MYB结合域有结合DNA的能力[1−2]，在植物生长发育、次生代谢及抗逆胁迫等方面具有重要作用[3]。R2R3-MYB作为家族中成员最多的一类，对植物生长发育意义重大[4−7]。
MYB基因家族根据MYB结构域的数量和类型分为4类：1R-MYB (或MYB相关)、2R-MYB (R2R3-MYB)、3R-MYB (R1R2R3-MYB)和4R-MYB[8]。2R-MYB类是植物特有的，并且是最大的亚家族，已在许多植物中进行了全基因组注释。R2R3-MYB家族成员数量各不相同，拟南芥Arabidopsis thaliana[9]有126个，水稻Oryza sativa[10]有102个，葡萄Vitis vinifera[11]有108个，甜橙Citrus sinensis[12]有100个，苹果Malus domestica[13]有222个，毛果杨Populus trichocarpa[14]有192个，玉米Zea mays[15]有200多个。LI等[16]在黄瓜Cucumis sativus中仅鉴定出55个R2R3-MYB基因，而黄瓜基因组V2版本中鉴定出69个R2R3-MYB基因[17]。通过最新版黄瓜基因组数据库可知：黄瓜基因组V3版本基因组数量为24 317个，较V2版本(23 248个)增多。鉴于此，本研究对黄瓜基因组数据库V3版本中的R2R3-MYB亚家族进行鉴定，分析黄瓜CsMYB基因家族成员，为研究黄瓜CsMYB家族功能提供参考。
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全基因组序列来源于黄瓜基因组数据库(
http://www.cucurbitgenomics.org/organism/20 )。序列中的MYB结合域(PF00249)使用PFam数据库(http://pfam.xfam.org/ )的隐马尔可夫模型(HMM)配置文件进行识别和确认，该配置文件用作对先前注释的黄瓜MYB序列的查询，通过HMMER SEARCH进一步识别并使用默认参数手动筛选(目标序列的期望值E≤1.2×10−8)[17]。应用HMMER SEARCH建立黄瓜MYB (CsMYB)基因家族特异性模型[18]，使用黄瓜MYB特异性HMM选择E低于0.001的所有黄瓜MYB蛋白。CsMYB家族的候选基因根据黄瓜特异性MYB HMM确定。以上最初获得的所有候选CsMYB基因均通过保守域数据库(conserved domain database，CDD)[19]和简单模块化架构研究工具(simplemodular architecture research tool，SMART)使用默认参数E≤0.010[20]。根据MYB序列内的特征性保守结构域，分离黄瓜R2R3-MYB基因。 -
通过ClustalW对模式植物拟南芥、木本植物杨梅Morella rubra[21]和草本植物黄瓜[1]的R2R3-MYB序列进行比对，采用MEGA-11软件的邻接法(neighbor-joining，NJ)，设置自展法系数(bootstrap)为1 000次，其余参数按系统默认构建进化树[22]。
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通过筛选结果得到的黄瓜R2R3-MYB基因的序列信息，利用TBtools将其定位于染色体上。采用ExPASy-ProtParam (
https://www.expasy.org/resources/protparam )在线预测黄瓜R2R3-MYB蛋白的氨基酸数量、分子量、理论等电点、不稳定指数及脂肪系数；使用Plant-mPLoc 2.0 (http://www.csbio.sjtu.edu.cn/bioinf/plant-multi/ )预测亚细胞定位。 -
利用TBtools中的Gene Location Visualize功能绘制黄瓜R2R3-MYB家族成员的染色体定位图，并通过MCscanX将黄瓜R2R3-MYB亚家族成员基因与拟南芥同源基因进行共线性分析。
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利用TBtools对黄瓜R2R3-MYB亚家族成员的基因结构进行可视化分析，并对其蛋白的保守基序进行分析，限值为15，绘制结果图。
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利用TBtools提取黄瓜R2R3-MYB亚家族成员上游1 500 bp的序列，通过PlantCARE 数据库(
http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/ )获得启动子顺式作用元件，利用Excel筛选结果，再利用TBtools对其最终结果进行可视化。 -
通过网站STRING (
https://www.string-db.org/ )对黄瓜R2R3-MYB蛋白成员之间进行互作预测分析，研究黄瓜R2R3-MYB蛋白成员之间的作用关系。 -
将黄瓜基因组数据与拟南芥进行比对，根据HMM模型进行搜索，取其交集，筛选鉴定其具有特殊结构域的序列，最终获得黄瓜99个R2R3-MYB基因家族成员。参照DUBOS等[23]的分类方法，将鉴定出的成员进一步分为30个亚组。为了探索系统发育关系，通过ClustalW进行序列比对，使用黄瓜99个CsMYB蛋白、拟南芥125个AtMYB蛋白和杨梅122个MrMYB蛋白构建了系统发育树(图1)。按照染色体定位结果，分别命名为Cs2RMYB1~Cs2RMYB99 (表1)。根据蛋白质序列的相似性和聚类结果的高自举性，将CsMYB进一步分为30个进化枝(指定为C1~C30)，黄瓜R2R3-MYB基因家族成员被分成30个亚组。其中，C16、C20和C23亚组的家族成员数量最多，有21个成员；C18亚组成员数为16个；C14、C24和C27亚组家族成员数均为15个；C10和C28亚组家族成员数量等同，为4个；C9亚组成员数最少，仅3个。黄瓜R2R3-MYB亚家族的进化树聚类方式与拟南芥有一定的相似性。
图 1 黄瓜与拟南芥、杨梅R2R3-MYB亚家族成员的系统进化树构建
Figure 1. Phylogenetic tree construction of C. sativus, A. thaliana and M. rubra R2R3-MYB subfamily members
表 1 黄瓜R2R3-MYB亚家族成员信息
Table 1. Cucumber R2R3-MYB subfamily member information
基因命名 氨基酸
数量/个分子量/kDa 等电点 不稳定
指数脂肪指数 染色体
位置基因命名 氨基酸
数量/个分子量/
kDa等电点 不稳定
指数脂肪指数 染色体
位置Cs2RMYB1 360 40.91 6.44 52.41 57.17 Chr 1 Cs2RMYB51 268 30.01 8.59 54.65 64.40 Chr 3 Cs2RMYB2 471 54.88 5.91 42.84 66.43 Chr 1 Cs2RMYB52 217 25.13 7.21 55.75 65.21 Chr 3 Cs2RMYB3 367 41.94 5.83 59.22 75.50 Chr 1 Cs2RMYB53 195 22.67 8.37 72.59 73.54 Chr 3 Cs2RMYB4 331 37.60 9.02 65.15 61.90 Chr 1 Cs2RMYB54 355 39.21 6.25 54.46 82.96 Chr 3 Cs2RMYB5 277 31.19 5.90 78.88 66.21 Chr 1 Cs2RMYB55 305 34.19 6.19 45.79 74.52 Chr 3 Cs2RMYB6 232 26.59 8.83 57.26 66.51 Chr 1 Cs2RMYB56 253 28.52 9.10 49.09 65.53 Chr 3 Cs2RMYB7 326 36.76 6.42 53.91 67.94 Chr 1 Cs2RMYB57 313 35.05 4.97 68.24 75.97 Chr 4 Cs2RMYB8 288 32.50 6.31 71.30 64.03 Chr 1 Cs2RMYB58 314 36.06 6.10 62.98 58.06 Chr 4 Cs2RMYB9 377 42.09 6.46 50.23 66.71 Chr 1 Cs2RMYB59 322 35.68 6.14 54.46 67.55 Chr 4 Cs2RMYB10 337 37.92 5.74 45.24 71.19 Chr 1 Cs2RMYB60 377 40.50 5.41 39.90 73.24 Chr 4 Cs2RMYB11 299 33.99 9.17 58.17 61.64 Chr 1 Cs2RMYB61 353 39.81 6.22 60.28 59.92 Chr 4 Cs2RMYB12 372 42.33 6.12 54.32 67.63 Chr 1 Cs2RMYB62 229 25.19 9.29 58.90 61.70 Chr 4 Cs2RMYB13 277 32.11 5.83 63.46 79.96 Chr 1 Cs2RMYB63 263 29.14 8.34 61.14 67.15 Chr 4 Cs2RMYB14 337 38.24 8.66 52.38 59.08 Chr 1 Cs2RMYB64 280 31.51 8.92 59.53 72.11 Chr 4 Cs2RMYB15 370 41.15 6.13 51.97 61.95 Chr 1 Cs2RMYB65 260 28.84 5.00 38.86 76.54 Chr 5 Cs2RMYB16 364 41.75 9.54 55.58 69.81 Chr 1 Cs2RMYB66 323 36.41 6.00 53.24 72.45 Chr 5 Cs2RMYB17 327 37.06 7.68 62.31 69.48 Chr 2 Cs2RMYB67 258 29.46 5.84 45.28 67.67 Chr 5 Cs2RMYB18 295 32.99 9.07 45.41 70.10 Chr 2 Cs2RMYB68 236 26.98 6.71 53.48 74.83 Chr 5 Cs2RMYB19 222 25.74 6.00 53.86 72.43 Chr 2 Cs2RMYB69 284 31.23 6.41 56.18 72.46 Chr 5 Cs2RMYB20 264 29.98 8.97 58.24 63.14 Chr 2 Cs2RMYB70 300 33.77 5.29 55.23 71.50 Chr 5 Cs2RMYB21 265 31.42 9.64 54.52 67.02 Chr 2 Cs2RMYB71 337 38.25 7.69 55.10 66.59 Chr 5 Cs2RMYB22 286 32.59 5.60 58.72 59.69 Chr 2 Cs2RMYB72 210 24.43 5.19 51.25 60.38 Chr 5 Cs2RMYB23 228 26.87 10.27 58.08 65.44 Chr 2 Cs2RMYB73 464 52.29 6.82 66.09 66.85 Chr 5 Cs2RMYB24 256 29.15 8.24 48.25 79.22 Chr 2 Cs2RMYB74 369 41.40 6.61 50.68 56.34 Chr 5 Cs2RMYB25 210 23.54 10.31 65.32 59.48 Chr 2 Cs2RMYB75 307 34.25 7.51 48.64 64.59 Chr 5 Cs2RMYB26 230 26.32 8.83 57.64 63.65 Chr 2 Cs2RMYB76 398 44.52 6.49 53.56 62.29 Chr 5 Cs2RMYB27 204 23.04 8.44 43.78 67.94 Chr 2 Cs2RMYB77 202 23.93 8.25 43.61 58.37 Chr 5 Cs2RMYB28 338 38.46 8.56 58.00 68.99 Chr 2 Cs2RMYB78 294 33.13 8.72 52.07 70.41 Chr 5 Cs2RMYB29 290 31.80 9.23 59.33 65.93 Chr 2 Cs2RMYB79 286 32.77 6.40 64.03 65.17 Chr 6 Cs2RMYB30 297 33.70 9.97 55.65 69.97 Chr 2 Cs2RMYB80 552 61.13 5.50 52.51 61.54 Chr 6 Cs2RMYB31 301 32.30 8.19 55.90 64.15 Chr 2 Cs2RMYB81 301 34.40 5.56 70.97 65.08 Chr 6 Cs2RMYB32 308 34.86 5.93 48.47 84.90 Chr 2 Cs2RMYB82 269 31.33 6.45 45.95 63.42 Chr 6 Cs2RMYB33 519 57.03 7.46 59.70 57.53 Chr 3 Cs2RMYB83 334 38.24 4.96 46.95 59.85 Chr 6 Cs2RMYB34 305 34.64 5.70 57.58 70.72 Chr 3 Cs2RMYB84 286 32.92 5.80 56.50 54.58 Chr 6 Cs2RMYB35 248 29.14 9.10 56.61 66.49 Chr 3 Cs2RMYB85 291 33.53 6.63 61.70 46.94 Chr 6 Cs2RMYB36 259 29.98 6.50 48.74 59.54 Chr 3 Cs2RMYB86 277 32.26 9.35 51.45 59.49 Chr 6 Cs2RMYB37 296 33.70 5.35 56.27 67.20 Chr 3 Cs2RMYB87 301 32.45 9.32 50.91 64.82 Chr 6 Cs2RMYB38 219 25.25 6.32 59.79 70.32 Chr 3 Cs2RMYB88 319 35.85 6.53 48.51 65.49 Chr 6 Cs2RMYB39 354 40.50 9.20 58.22 77.40 Chr 3 Cs2RMYB89 344 38.44 6.12 57.72 80.00 Chr 6 Cs2RMYB40 267 30.10 5.59 55.70 69.33 Chr 3 Cs2RMYB90 387 44.36 5.81 54.93 61.01 Chr 6 Cs2RMYB41 245 28.13 5.75 48.70 62.57 Chr 3 Cs2RMYB91 289 33.19 6.45 53.15 70.17 Chr 6 Cs2RMYB42 224 25.60 7.64 65.43 74.87 Chr 3 Cs2RMYB92 248 27.74 9.11 46.24 76.73 Chr 7 Cs2RMYB43 275 31.61 8.71 39.67 79.75 Chr 3 Cs2RMYB93 500 54.62 5.89 55.46 57.82 Chr 7 Cs2RMYB44 316 36.22 5.63 58.87 56.52 Chr 3 Cs2RMYB94 254 29.45 5.36 74.13 75.63 Chr 7 Cs2RMYB45 312 34.71 6.99 55.70 62.79 Chr 3 Cs2RMYB95 271 31.90 5.56 53.17 62.66 Chr 7 Cs2RMYB46 248 29.70 8.46 52.73 69.60 Chr 3 Cs2RMYB96 254 29.40 5.02 43.86 79.49 Chr 7 Cs2RMYB47 348 39.13 8.86 46.82 64.77 Chr 3 Cs2RMYB97 280 32.36 5.20 59.21 68.86 Chr 7 Cs2RMYB48 294 32.66 6.17 57.40 64.42 Chr 3 Cs2RMYB98 285 32.82 5.32 58.47 64.70 Chr 7 Cs2RMYB49 233 26.13 9.33 51.33 65.41 Chr 3 Cs2RMYB99 248 27.78 6.24 44.80 65.28 Scaffold 72 Cs2RMYB50 313 35.13 5.95 54.63 65.50 Chr 3 说明：Cs2RMYB48基因定位于叶绿体，其他基因定位于细胞核。 -
表1表明：黄瓜R2R3-MYB亚家族成员编码195~552个氨基酸，分子量为22.67~61.13 kDa，理论等电点为4.96~10.31，59个R2R3-MYB蛋白的等电点小于7，40个R2R3-MYB蛋白的等电点大于7，超过半数的蛋白为酸性。除Cs2RMYB43、Cs2RMYB60、Cs2RMYB65外，其余CsR2R3-MYB亚家族成员蛋白质不稳定指数为42.84~78.88，大于40.00，为不稳定蛋白。所有成员的脂肪系数相对较高，说明黄瓜R2R3-MYB亚家族成员适应环境的多样性。Plant-mPLoc 2.0网站预测结果显示：除Cs2RMYB48定位于叶绿体，其他成员均定位于细胞核。
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黄瓜R2R3-MYB亚家族成员映射于1~7号染色体上，Cs2RMYB99的染色体定位结果未知(图2)。每条染色体上的基因分布相对不均匀，1、4、5、7号染色体上基因大多分布在上下两端，而剩下的染色体上基因分布较为均匀。3号染色体上数量最多，可以定位到24个R2R3-MYB亚家族成员；1、2号染色体各有16个R2R3-MYB亚家族成员；5、6号染色体分别为14和13个R2R3-MYB亚家族成员；7号染色体上最少，为7个R2R3-MYB亚家族成员。此外，2号染色体上的Cs2RMYB27和Cs2RMYB28、3号染色体上的Cs2RMYB45和Cs2RMYB46、5号染色体上的Cs2RMYB71和Cs2RMYB72、7号染色体上的Cs2RMYB94和Cs2RMYB95均在各自染色体上形成基因簇。根据进化树分析可知：形成基因簇的成员之间同源性较高，推测成员间功能相对保守。
图 2 黄瓜R2R3-MYB亚家族染色体定位图
Figure 2. Chromosome location map of C. sativus R2R3-MYB subfamily
为揭示黄瓜R2R3-MYB亚家族成员在整个黄瓜基因组中的连锁关系，对黄瓜与拟南芥MYB基因进行共线性分析(图3)，结果表明：25对基因表现出共线性和保守的连锁关系，即表明2个物种之间MYB基因家族存在高同源性。
图 3 黄瓜R2R3-MYB亚家族与拟南芥共线性分析图
Figure 3. Analysis of the collinearity between C. sativus R2R3-MYB subfamily and A. thaliana
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利用TBtools对黄瓜R2R3-MYB亚家族进行保守基序分析(图4)。结果显示：在99个R2R3-MYB蛋白中鉴定出10个不同的基序，其中Motif 3、Motif 7、Motif 2和Motif 4是高度保守的基序，所有成员均含有Motif 3，导致成员间功能相似。表明这些黄瓜R2R3-MYB亚家族成员间拥有特有或相同的基序，导致了它们之间具有特定的或者相似的功能。
图 4 黄瓜R2R3-MYB亚家族蛋白保守基序和基因结构
Figure 4. Protein conservative motifs and gene structure of R2R3-MYB subfamily in C. sativus
通过Jalview对黄瓜R2R3-MYB亚家族进行序列比对(图5)。结果显示：2R重复序列中有3个色氨酸残基(W)及3R重复序列中有3个色氨酸残基，形成疏水结构，此为鉴定MYB家族典型的结构域特征。除保守的W外，2R重复序列的末端还存在12个高度保守的氨基酸残基，如精氨酸(R)、甘氨酸(G)、赖氨酸(K)、丝氨酸(S)、半胱氨酸(C)、亮氨酸(L)等，3R重复序列中的谷氨酸(E)、G、丙氨酸(A)、R、苏氨酸(T)等。
图 5 黄瓜R2R3-MYB亚家族蛋白序列比对图
Figure 5. Sequence comparison of C. sativus R2R3-MYB subfamily proteins
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为了进一步研究黄瓜R2R3-MYB亚家族成员启动子区的顺式作用元件，通过PlantCARE在线网站分析了该亚家族上游1 500 bp区域(图6)。其启动子元件多与激素、抗逆及厌氧诱导相关，大部分黄瓜R2R3-MYB亚家族成员含雌激素响应(ERE)作用元件。从元件类型来看，ERE元件最多，分布于绝大多数成员的启动子区域上。从单个元件的具体分布来看，约68%家族成员启动子区含ERE元件，约60%成员启动子区含脱落酸应答元件(ABRE)。从单个基因家族成员来看，Cs2RMYB92启动子只有TCA-element激素调控相关元件；Cs2RMYB98有MYB结合位点，并富含激素响应与厌氧诱导元件，例如ABRE、ERE、茉莉酸甲酯相关元件(CGTCA)和MYB结合位点元件(MBS)。Cs2RMYB5、Cs2RMYB7和Cs2RMYB8等基因上有ABRE元件，说明这些基因可能与脱落酸响应有关；Cs2RMYB2、Cs2RMYB6和Cs2RMYB9等基因上含ERE元件，说明这些基因可能响应乙烯的调控；Cs2RMYB1、Cs2RMYB16和Cs2RMYB25等基因上有CGTCA元件，说明这些基因可能与茉莉酸甲酯响应有关；Cs2RMYB12、Cs2RMYB25、Cs2RMYB33和Cs2RMYB34等基因启动子元件上都含MBS元件，说明这些基因可能响应干旱胁迫的调控。
图 6 黄瓜R2R3-MYB亚家族上游顺式元件预测
Figure 6. Prediction of upstream homeopathic elements of C. sativus R2R3-MYB subfamily
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为深入了解黄瓜R2R3-MYB亚家族成员蛋白的互作情况，对99个成员进行蛋白质互作预测(图7)，结果表明：Cs2RMYB25、Cs2RMYB3、Cs2RMYB84、Cs2RMYB98、Cs2RMYB6、Cs2RMYB6均与Cs2RMYB44存在互作关系；Cs2RMYB96、Cs2RMYB22、Cs2RMYB31、Cs2RMYB41、Cs2RMYB56、Cs2RMYB75、Cs2RMYB7、Cs2RMYB4、Cs2RMYB50均与Cs2RMYB90存在互作关系，且有较强的关联性。此外，部分成员间虽存在互作相关性，但各成员之间的具体机制并不明晰，仍需进一步深入研究。
图 7 黄瓜R2R3-MYB亚家族成员蛋白的互作预测
Figure 7. Prediction of protein interactions among R2R3-MYB subfamily members in C. sativus
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本研究共鉴定出99个黄瓜R2R3-MYB亚家族成员，约占黄瓜总MYB数的60%，数量多于西瓜(89个)[4]，少于拟南芥(126个)[9]、水稻(102个)[10]和玉米(200个)[15]。黄瓜的基因组大小为224.8~251.1 Mb[24]，而拟南芥、水稻、玉米和西瓜的基因组大小分别为125.0、430.0、2 300.0和365.1 Mb[25−28]，R2R3-MYB亚家族成员数量与植物的基因组大小并没有直接的相关性。
作为MYB家族最大的亚家族，R2R3-MYB家族成员具有典型的模式结构，在植物发育、新陈代谢、信号转导及响应生物和非生物胁迫中起着非常重要的作用[29]。为了研究黄瓜基因组进化过程中功能保守的R2R3-MYB基因功能，构建其系统进化树并进行分析，结果表明：黄瓜Cs2RMYB 30个亚组中大多数包含来自拟南芥和杨梅R2R3-MYB成员，然而，C28亚组仅拥有黄瓜和拟南芥R2R3-MYB成员，表明它们可能来自共同的祖先。同时，外显子和内含子的结构分析有利于研究基因家族内部的进化关系，通过分组可以初步推测其功能，聚类较近的基因存在功能相似性，如在C30亚组中，拟南芥AtMYB42和AtMYB85被证明参与木质素生物合成代谢调控[30]，黄瓜Cs2RMYB72和Cs2RMYB73与其表现出较近的亲缘关系，可能与木质素生物合成代谢有关；在C15亚组中，AtMYB75、AtMYB90、AtMYB113和AtMYB114过量表达会促进植物花青素的积累[31]，与黄瓜Cs2RMYB19同属于C15亚组；在C22亚组中，AtMYB93是其分支上唯一一个影响拟南芥侧根发育的负调控因子[32]，而黄瓜Cs2RMYB89与AtMYB93进化关系最近；宫思宇等[33]研究表明：AtMYB94通过调节拟南芥表皮的蜡质含量提高植株耐旱性，而C22亚组中的Cs2RMYB48是其同源基因，可能具有类似功能，同一分支亚家族转录因子可能存在功能相似性[23, 34]。
基序分析结果发现：所有的CsR2R3-MYB基因都有共同的保守基序，但也有独特的基序，这为CsR2R3-MYB亚家族成员的分类提供参考，且可能与CsR2R3-MYB基因的功能分化相关。此外，启动子序列上的顺式作用元件是转录因子识别并发挥转录调控作用的重要识别位点[35]。本研究发现：黄瓜CsR2R3-MYB亚家族成员启动子上的顺式作用元件种类繁多，绝大多数CsR2R3-MYB基因家族成员基因启动子区都含有ERE元件，暗示其可能参与黄瓜性别分化等生长发育过程；富含ABRE和CGTCA等激素响应顺式作用元件，表明CsR2R3-MYB基因家族在黄瓜应答逆境胁迫中发挥重要作用。由于CsR2R3-MYB基因调控元件的不同功能，启动子区域中这些高度多样化的顺式调控元件也可能反映了转录水平上的功能分歧[36]。本研究初步预测了MYB家族CsR2R3-MYB基因与植物生长发育及逆境胁迫响应相关，可为后续该亚家族成员基因功能深入研究提供参考。
Identification and bioinformatics analysis of R2R3-MYB subfamily in cucumber
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摘要:
目的 深入研究黄瓜Cucumis sativus R2R3-MYB亚家族成员的相关功能。 方法 利用生物信息学手段分析黄瓜全基因组，鉴定R2R3-MYB亚家族成员，对其系统进化关系、蛋白理化性质、染色体定位、基因结构、保守基序、顺式作用元件、蛋白质互作进行分析。 结果 黄瓜全基因组中含99个具有典型结构域的R2R3-MYB转录因子，蛋白序列含195~552个氨基酸，有保守基序及氨基酸位点；基因在染色体上分布不均匀；大部分亚家族成员蛋白质的不稳定指数大于40，属于不稳定蛋白。顺式作用调控元件分析发现：大部分基因启动子区所含元件与激素调节、MYB结合位点、胁迫密切相关。 结论 通过黄瓜全基因组鉴定，获得黄瓜基因组99个R2R3-MYB家族成员，分为30个亚组，映射于7条染色体上，该家族成员的上游启动子区含逆境相关作用元件。图7表1参36 Abstract:Objective This study is aimed to conduct an in-depth study of the functions associated with members of the R2R3-MYB subfamily in cucumber (Cucumis sativus). Method First, an analysis was conducted of the whole cucumber genome so as to identify R2R3-MYB subfamily members. Then, bioinformatics was employed to analyze their phylogenetic relationships, physicochemical properties of proteins, chromosomal localization, gene structure, conserved motifs, and cis-acting elements, as well as the protein interactions. Result The whole cucumber genome contained 99 R2R3-MYB transcription factors with typical structural domains, and the protein sequences contained amino acids ranging from 195 to 552, with conserved motifs and amino acid sites. They were unevenly distributed on chromosomes. They were unstable proteins with the instability index of most subfamily members being greater than 40. As was shown by the analysis of cis-acting regulatory elements, most of the elements contained in the promoter regions of genes were closely related to hormone regulation, MYB binding sites, and stress. Conclusion The R2R3-MYB family members were obtained through whole cucumber genome identification, which were divided into 30 subgroups and mapped on 7 chromosomes and the upstream promoter region of this family members contained stress-related action elements. [Ch, 7 fig. 1 tab. 36 ref.] -
Key words:
- Cucumis sativus /
- R2R3-MYB /
- transcription factor /
- whole genome identification
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在自然和人为因素的共同作用下，土地利用结构在不断发生变化[1]。土地利用变化是影响全球气候的重要成因之一，对生态系统的结构、功能和过程产生深远的影响，从而对人类及自然环境的变化产生至关重要的作用[2]。随着人类对生态环境保护的日益重视，土地利用变化与生态系统间的相互关系已成为多学科研究的热点之一[3]。生态系统服务是指人类通过生态系统直接或间接得到的收益，通常分为供给服务、调节服务、支持服务及文化服务[4]。研究表明：土地利用变化对生物[5]、气候[6]、土壤[7]、水文[8]等生态环境产生负面影响，在不同尺度下改变了生态系统结构与功能，导致生态系统发展失衡、功能变弱等问题。生态系统服务价值定量评估有利于实现土地集约化高效配置，提升土地利用效率，实现土地利用与生态环境的协调可持续发展[9−11]。近年来，土地利用变化对生态系统服务价值影响的定量研究已成为国内外研究热点。生态系统服务价值作为最普遍的衡量标准，能够直接反映人类活动对自然环境的影响。为了更好地研究生态资源优化与可持续发展的关系，COSTANZA等[12]首次提出了生态系统服务价值评估原则、功能分类和具体方法，并对全球范围内16个生物群落的17项生态系统服务价值进行了评估，这为相关领域奠定了理论基础。由于生态保护意识的提高和国家政策导向的影响，国内对生态系统服务价值的研究逐渐深入。谢高地等[13−15]依据中国区域生态特点，以专家知识问卷调查形式构建了中国陆地单位面积生态系统服务价值当量因子表，这对国内生态系统服务价值的评估与测算具有一定的借鉴意义。
安徽省太湖县作为国家重点生态功能区，承担着区域生态安全与生态保护的重任。生态系统服务价值评估方法是构建生态补偿机制的重要理论依据，是确立生态补偿标准的价值基础[16]。鉴于此，本研究基于太湖县2000、2010、2020年3期土地利用数据，分析土地利用变化与生态系统服务价值的空间关联性，探讨生态系统服务价值变化量的冷热点分异规律，为国家重点生态功能区生态服务功能的发生机制和评价方法提供科学依据。
1. 研究地区与研究方法
1.1 研究区概况
太湖县(30°09′~30°46′N，115°45′~116°30′E)地处安徽省西南部、安庆市西南部、大别山南麓，县域总面积为2 040 km2。该县地势西北高、东南低，属于丘陵低山地形。气候属典型的北亚热带季风气候，四季分明，降水丰富，平均降水量为1 368 mm，水热资源充足。该区域的土地利用性质以林地居多，农田次之，建筑用地面积相对较小。2020年太湖县户籍人口为577 972人，比2010年户籍人口数量增加了2.03%。从2000—2020年整体人口变化趋势来看，户籍人口总量增加了约13 472人，增长率为2.39%，城市化进程发展迅速，城市化水平提高了18.2%，农村人口不断迁往城市地区。县域国内生产总值(GDP)从2000年的16.87亿元增至2020年的198.12亿元，20 a间增加了10.7倍。太湖县在人口和经济方面呈现增长趋势，为太湖县带来了更多的旅游业发展机会，促进生态产业增长。2018年太湖县已成为安徽省内第1个“全国森林旅游示范县”，属于国家划定的重点生态功能区，具有生态保护、可持续发展方面的生态研究价值。
1.2 数据来源
研究数据包括了安徽省土地利用遥感影像解译数据和中国土地数据等。其中，太湖县2000、2010和2020年3期空间分辨率为30 m的土地利用数据，土地利用遥感监测数据集来自中国科学院资源环境科学与数据中心(http://www.resdc.cn)，并参照其土地利用分类体系，将太湖县土地利用划分为耕地、林地、草地、水域、建设用地与未利用地。太湖县未利用地面积极小，未被纳入研究范围。太湖县社会经济数据来自《安庆市统计年鉴》《中国农产品价格调查年鉴》等。
1.3 研究方法
1.3.1 土地利用转移矩阵
土地利用转移矩阵表示某一时期不同土地利用类型的转化趋势和范围[17]，其表示如下：
$$ {{\boldsymbol{S}}_{ij}} = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}} {{S_{11}}}&{{S_{12}}}& \cdots &{{S_{1n}}} \\ {{S_{21}}}&{{S_{22}}}& \cdots &{{S_{2n}}} \\ \vdots & \vdots & \vdots & \vdots \\ {{S_{n1}}}&{{S_{n2}}}& \cdots &{{S_{nn}}} \end{array}} \right] 。 $$ (1) 式(1)中：Sij表示转移前$i$地类转换成转移后的$j$地类的面积(hm2)；$n$为土地利用的类型总数；$i$，$j$分别对应研究开始与结束的土地利用类型。
1.3.2 单一土地利用动态度
土地利用动态变化可用来表示土地流转的速度[18]，单一土地利用动态度反映某个地区或某个时期区域的某种土地利用总量变化的快慢与程度[19−20]。公式如下：
$$ K = \frac{{{U_b} - {U_a}}}{{{U_a}}} \times \frac{1}{T} \times 100\% 。 $$ (2) 式(2)中：$ K $为土地利用的单一动态度；$ {U}_{a} $、$ {U}_{b} $分别表示研究初期a和末期b的生态系统面积；$ T $则为研究期时长(a)。
1.3.3 生态系统服务价值系数
通过计算太湖县1个标准单位生态系统服务价值当量因子的价值量，结合太湖县实际情况修正了生态系统服务价值系数，最终得到太湖县各土地利用类型单项生态系统服务与总价值量(表1)。
表 1 太湖县单位面积生态系统服务价值当量及生态系统服务价值Table 1 Ecosystem service value equivalent per unit area and ecosystem service value coefficient of Taihu County一级分类 二级分类 太湖县单位面积生态系统服务价值当量 太湖县单位面积生态系统服务价值/(元·hm−2) 耕地 林地 草地 水域 耕地 林地 草地 水域 供给服务 食物生产 1.00 0.33 0.43 0.45 2 158.41 712.28 928.12 960.49 原材料生产 0.39 2.98 0.36 0.30 841.78 6 432.06 777.03 636.73 调节服务 气体调节 0.72 4.32 1.50 1.46 1 554.06 9 324.33 3 237.62 3 151.28 气候调节 0.97 4.07 1.56 14.58 2 093.66 8 784.73 3 367.12 31 469.62 水文调节 0.77 4.09 1.52 16.09 1 661.98 8 827.90 3 280.78 34 728.82 废物处理 1.39 1.72 1.32 14.63 3 000.19 3 712.47 2 849.10 31 566.75 支持服务 保持土壤 1.47 4.02 2.24 1.20 3 172.86 8 676.81 4 834.84 2 590.09 维持生物多样性 1.02 4.51 1.87 3.56 2 201.58 9 734.43 4 036.23 7 683.94 文化服务 提供美学景观 0.17 2.08 0.87 4.57 366.93 4 489.49 1 877.82 9 853.14 总计 7.90 28.12 11.67 56.82 17 051.45 60 694.50 25 188.66 122 640.86 说明：由于建设用地当量因子系数为0，因此在计算生态系统服务价值过程中未纳入考虑。 1个标准单位生态系统服务价值当量(简称标准当量)是指农田每年单位面积土地内所产出的经济价值，可衡量各项生态系统产生的社会贡献水平[21]。根据已有研究[22]，确定1个标准粮食当量的实际经济价值量，等于当年全国平均粮食单产市场价值的1/7。计算公式如下：
$$ {E_{\rm{a}}} = \frac{1}{7}\sum\limits_{i = 1}^n {\frac{{{m_i}{q_i}{p_i}}}{M}} 。 $$ (3) 式(3)中：$E_{\rm{a}}$为单位农业生态系统生产经营过程中的经济效益(元·hm−2)；$i$为作物种类；${p_i}$为$i$种作物的全国平均价格(元·hm−2)；${q_i}$为$i$种作物总产量(t·hm−2)；${m_i}$为$i$种作物种植面积(hm2)；$M$为$n$种作物总种植面积(hm2)。参考《安徽统计年鉴》和《全国农产品成本收益资料汇编》，确定太湖县年标准粮食当量的经济效益与借鉴价值为2 158.41元·hm−2。
根据谢高地等[15]制定的单位面积生态系统服务价值当量因子表，划分出了供给服务、调节服务、支持服务、文化服务4个一级类型和11个二级类型的分类体系，并根据太湖县实际情况，对各项生态系统服务价值类型进行了调整。表1为经过修正，更符合研究区实际情况的太湖县生态系统服务价值系数。
GIS格网尺度法以格网点状单元作为数据载体，以指标因子为基础评价分析单元[23]。基于格网尺度下的生态系统服务价值研究，尺度的缩小和精度的提升为土地利用空间特征提供了新思路[24]。根据太湖县的地形、面积与海拔等情况，利用ArcGIS采用Greate Fishnet工具构建600 m×600 m格网。通过对各格网土地利用类型生态系统服务价值进行加权，从而获得整个研究区生态系统服务价值总值。公式如下：
$$ {E_{{\rm{SV}}}} = \sum\limits_{m = 1}^{{x}} {\sum\limits_{n = 1}^y {{A_m}} } {E_{mn}}(m = 1,2, \cdots ,x;\;n = 1,2, \cdots ,y) 。 $$ (4) 式(4)中：${E_{{\rm{SV}}}}$为生态系统服务价值；$ {A_m} $为格网内第$m$类生态系统的面积；${E_{mn}}$为格网内第$m$类生态系统的第$n$类生态系统功能单位面积的价值当量。$x$和$y$分别表示生态系统及服务功能的总类别数。
1.3.4 空间统计分析
空间自相关(Moran’s I)一般用来表示某地理事物或现象在某区域不同位置的空间相关程度[25]，可以评估土地利用与生态系统服务价值空间分布的集聚性，局部自相关可描述生态系统服务价值可能存在的空间关联模式[26]，其中LISA聚类图能清晰反映各区域的关联属性[27]。冷热点分析用以衡量生态系统服务价值空间变化的聚集与分异特征，探究生态系统服务价值的空间变化是否具有高值集聚(热点)和低值集聚(冷点)的现象。通过热点分析，可以确定生态系统服务价值高值区或低值区在空间上发生聚类的位置[28]，空间自相关分析采用Geoda 1.18软件，冷热点分析采用ArcGIS热点分析空间统计工具完成。计算公式[29]为：
$$ {I_i} = \frac{{\left( {{x_i} - \bar x} \right)\displaystyle \sum\limits_{j = 1}^n {{w_{ij}}} \left( {{x_i} - \bar x} \right)}}{{{S^2}}} \text{；} $$ (5) $$ {S^2} = \frac{1}{n}\sum\limits_{i = 1}^n {{{\left( {{x_i} - \bar x} \right)}^2}} 。 $$ (6) 式(5)~(6)中：$ {I}_{i} $表示局部空间自相关指数；$ n $为格网单元数量；$ {x}_{i} $和$ {x}_{j} $分别表示格网单元$ i $和格网单元$ j $的测度值；$ \left({x}_{i}-\bar{x}\right) $是第$ i $个格网单元上测度值与平均值的偏差；$ {w}_{ij} $表示空间权重的矩阵；${S^2}$表示方差。
2. 结果与分析
2.1 太湖县土地利用变化分析
如图1和表2所示：2000—2020年，太湖县林地占县域总面积的59.57%，是太湖县最重要的土地利用形式；耕地是太湖县第二大土地利用形式，占比达26.58%；其次是水域和草地，占总面积的比例分别为6.18%和4.92%，县域的水资源和湿地草地等自然资源得到了一定程度的保护。规模最小的则为城市建设用地，仅为总面积比例的2.75%。
图 1 2000—2020年太湖县土地利用时空变化示意图Figure 1 Schematic diagram of spatiotemporal changes in land use in Taihu County from 2000 to 2020表 2 2000—2020年太湖县土地利用变化Table 2 Land use change in Taihu County from 2000 to 2020土地利用
类型2000年
面积/hm22010年
面积/hm22020年
面积/hm22000—2010年 2010—2020年 2000—2020年 面积变化/hm2 动态度/% 面积变化/hm2 动态度/% 面积变化/hm2 动态度/% 耕地 55 380.78 53 811.27 53 340.39 −1 569.51 −0.28 −470.88 −0.09 −2 040.39 −0.18 林地 121 758.90 121 458.20 121 040.10 −300.70 −0.02 −418.10 −0.03 −718.80 −0.03 草地 10 136.61 10 006.83 9 966.42 −129.78 −0.13 −40.41 −0.04 −170.19 −0.08 水域 12 608.64 12 543.03 12 616.02 −65.61 −0.05 72.99 0.06 7.38 0.00 建设用地 3 930.21 5 997.51 6 857.01 2 067.30 5.26 859.50 1.43 2 926.80 3.72 建设用地和耕地分别是增长最多和减少最多的土地利用类型。2000—2020年，建设用地增长了2 926.80 hm2，动态度为3.72%，占比增加了1.43%，耕地共减少了2 040.39 hm2，动态度为−0.18%，占比减少了1.00%。研究期间建设用地面积在逐年上升，耕地、林地和草地面积逐年下降，而水域面积总体呈上升态势，面积共计增长了7.38 hm2。
如表3~5所示：2000—2010年，太湖县耕地主要转为了建设用地及林地，占转移总面积的97%以上，这主要受退耕还林政策的影响。林地面积在逐渐减少，主要转为了耕地与建设用地。这与后10 a的变化趋势基本一致；水域减少的面积不大，仅部分转为了林地和建设用地，占转移总面积的68%以上。2010—2020年，草地和耕地主要转为了林地和建设用地，分别占转出总面积的95%和98%；而水域和林地面积均出现了一定程度的减少，这与此期间太湖县城市化加快，城区面积扩张，建设用地面积增加有一定的关联。2000—2020年，转入草地和水域的面积很小，大部分土地向城乡建设用地转化，且耕地、建设用地与林地转移面积占比在90%以上，耕地与林地面积在减少，建设用地面积在增加，表明太湖县建设用地增长以耕地与林地转换为主。林地的主要转出地类是耕地与建设用地，占总转出土地的80%以上，其中多数区域成为耕地和林地。
表 3 2000—2010年太湖县土地利用变化转移矩阵Table 3 Land use change transition matrix in Taihu County from 2000 to 20102000年土地利用类型 2010年各土地利用类型转移面积/hm2 总计/hm2 草地 耕地 建设用地 林地 水域 草地 9 845.41 11.63 130.25 131.58 3.38 10 122.25 耕地 15.64 52 969.10 1 670.66 658.73 42.28 55 356.41 建设用地 0.95 101.28 3 798.04 28.13 1.09 3 930.50 林地 125.20 647.96 338.60 120 500.69 81.69 121 694.14 水域 4.76 56.63 59.29 73.31 12 404.98 12 598.97 总计 9 991.96 53 786.61 5 996.83 121 392.45 12 533.41 203 701.27 表 4 2010—2020年太湖县土地利用变化转移矩阵Table 4 Land use change transition matrix in Taihu County from 2010 to 20202010年土地利用类型 2020年各土地利用类型转移面积/hm2 总计/hm2 草地 耕地 建设用地 林地 水域 草地 9 552.98 36.01 62.11 319.51 11.51 9 982.12 耕地 30.79 51 150.11 744.13 1 643.18 204.04 53 772.24 建设用地 8.83 301.16 5 581.00 98.87 6.73 5 996.60 林地 337.48 1 689.69 463.08 118 664.63 202.57 121 356.45 水域 9.92 124.09 5.37 212.90 12 171.88 12 524.15 总计 9 940.00 53 300.05 6 856.69 120 939.09 12 596.74 203 631.56 表 5 2000—2020年太湖县土地利用变化转移矩阵Table 5 Land use change transition matrix in Taihu County from 2000 to 20202000年土地利用类型 2020年各土地利用类型转移面积/hm2 总计/hm2 草地 耕地 建设用地 林地 水域 草地 9 563.09 34.04 185.47 317.64 10.44 10 110.69 耕地 33.68 51 221.11 2 250.08 1 640.01 194.96 55 339.84 建设用地 2.05 249.33 3617.36 57.29 3.25 3 929.28 林地 329.52 1 663.42 743.11 118 714.39 200.40 121 650.85 水域 10.21 129.64 56.65 202.55 12 187.31 12 589.36 总计 9 938.55 53 297.54 6 855.68 120 931.88 12 596.36 203 620.01 2.2 生态系统服务价值的时空变化特征
2.2.1 太湖县生态系统服务价值变化总量
如表6所示：2000—2020年太湖县生态系统服务价值总量呈递减趋势，从2000年的1 013 607.8万元，到2020年的1 005 427.8万元，20 a间共减少了8 180.1万元，变化率为−0.81%。其中：2000—2010年，各土地利用类型生态系统服务价值均呈下降趋势，耕地的生态系统服务价值下降幅度最大，共减少了2 676.2元；2010—2020年，除了水域外，其他土地利用类型生态系统服务价值均呈下降趋势，林地的下降幅度最大，降低率为0.59%，下降了4 362.7万元，其次是耕地，降低率为3.68%，减少总量为3 479.2万元，再次是草地，降低率为1.68%，减少了428.7万元，水域则增加了90.5万元，变化率为0.06%。2000—2020年太湖县土地利用类型的生态系统服务价值总量呈减少态势，但占比结构相对稳定，从大到小依次为林地、水域、耕地和草地，其中，耕地、林地和水域之和占比均超95%以上。
表 6 2000—2020年太湖县不同土地利用类型生态系统服务价值(ESV)Table 6 Ecosystem service value (ESV) of different land use types in Taihu County from 2000 to 2020土地利用类型 2000年 2010年 2020年 ESV变化量/万元 ESV/万元 占比/% ESV/万元 占比/% ESV/万元 占比/% 2000—2010年 2010—2020年 2000—2020年 耕地 94 432.2 9.3 91 756.0 9.1 90 953.0 9.0 −2 676.2 −802.9 −3 479.2 林地 739 009.4 72.9 737 184.3 73.1 734 646.7 73.1 −1 825.1 −2 537.6 −4 362.7 草地 25 532.7 2.5 25 205.8 2.5 25 104.1 2.5 −326.9 −101.8 −428.7 水域 154 633.4 15.3 153 828.8 15.3 154 723.9 15.4 −804.6 895.2 90.5 总计 1 013 607.8 100.0 1 007 974.9 100.0 1 005 427.8 100.0 −5 632.9 −2 547.2 −8 180.1 2.2.2 太湖县生态系统服务价值单项变化
2000—2020年对太湖县各单项生态系统的综合评价中，食物生产、原材料生产等所有二级分类指标的生态系统服务价值，都呈波动递减态势；通过表2和表6可以看出，各土地利用类型面积的下降会引起生态服务价值总量的变化。由于耕地与林地面积下降，建设用地面积扩大，保持土壤、维持生物多样性的功能价值量减少最多，共减少了2 563.3万元。2000—2020年在太湖县的各项生态系统服务价值中，以水文调节、气候调节以及维持生物多样性等的生态系统服务价值较高，其中水文调节的服务价值量最大，占总功能价值的16.19% (表7)。综上可知，太湖县生态系统服务以气体、气候、水文调节服务为主，因此保持湿地与水体面积不被转换，同时守住林地生态红线对县域生态水循环与森林自然生态功能的增强具有关键作用。
表 7 2000—2020年太湖县单项生态系统服务价值(ESV)变化Table 7 Change of individual ecosystem services value(ESV) in Taihu County from 2000 to 2020生态系统服务功能 ESV/万元 比例/% ESV变化量/万元 二级分类 2000年 2010年 2020年 2000年 2010年 2020年 2000—2010年 2010—2020年 2000—2020年 食物生产 22 777.9 22 399.3 22 271.2 2.25 2.22 2.22 −378.5 −128.2 −506.7 原材料生产 84 568.4 84 228.6 83 921.5 8.34 8.36 8.35 −339.8 −307.1 −646.8 气体调节 129 393.7 128 806.7 128 353.6 12.77 12.78 12.77 −587.0 −453.1 −1 040.1 气候调节 161 648.8 160 805.8 160 556.0 15.95 15.95 15.97 −842.9 −249.8 −1 092.7 水文调节 163 805.6 163 008.8 162 801.7 16.16 16.17 16.19 −796.7 −207.1 −1 003.9 废物处理 104 507.3 103 680.6 103 603.0 10.31 10.29 10.30 −826.6 −77.6 −904.2 保持土壤 131 386.1 130 547.4 130 034.6 12.96 12.95 12.93 −838.6 −512.8 −1 351.4 维持生物多样性 144 497.6 143 756.6 143 285.7 14.26 14.26 14.25 −741.1 −470.9 −1211.9 提供美学景观 71 022.6 70 741.0 70 600.3 7.01 7.02 7.02 −281.6 −140.7 −422.3 总计 1 013 607.8 1 007 974.9 1 005 427.8 100.00 100.00 100.00 −5 632.9 −2 547.2 −8 180.1 2.2.3 太湖县生态系统服务价值空间分异
为了更好量化表达空间信息的精准性与差异化，使用ArcGIS 10.2软件选择适合研究区范围尺度大小为600 m×600 m的单元格网，对耕地、草地、林地、水体和建设用地的生态体系服务资源加以汇总，分别将2000、2010与2020年的生态系统服务价值从低到高分为5个等级。
由图2可知：太湖县生态系统服务价值的空间分布呈现“南部与中部水体区域高—中北部林地区域较高—东南部耕地和草地区域为低值”的分异特征；从生态系统服务价值空间格局分布看，高值区主要分布于中部花凉亭水库和南部泊湖区域，水域是该区域主要的土地利用类型，生态系统服务价值系数较高。较高值区集中在中北部林地区域，生态环境优良，具体分布在李杜乡、寺前镇、天华镇、汤泉乡、大山乡、刘畈乡、塔镇的林地区域，低值区分布于城镇化水平高、地形较为平坦的耕地与建设用地集中区域，人类活动作用较为明显。城镇郊区林地外围分布的耕地与草地，自然生态环境良好，为中值与较低值分布区域。2000—2020年生态系统服务价值变动集中在中高值区与低值区，且生态系统服务价值总量逐年略有下降，这是由于城镇化进程的加快使得生态系统受到一定破坏，后续应以林地和水域生态系统保护为重点，严守生态底线，在未来土地利用上进一步改善用地结构。
图 2 2000—2020年太湖县生态系统服务价值(ESV)空间分异Figure 2 Spatial differentiation of ecosystem services value (ESV) in Taihu County from 2000 to 20202.3 土地利用变化对生态系统服务价值空间分布的相关性分析
从图3可知：太湖县生态系统服务价值在研究土地利用变化的区间内，局部的聚集特征主要以高-高区域和低-低区域居多，而低-高和高-低区域为零星的分布特征。低-低区域地势相对平缓，是新型城市化较集中的地方，土地变化类型不明显，人类活动对生态系统干扰强度较高，因而生态系统服务价值也相应较低，而北部和中部水体流经的区域大多为高-高聚集区域。从现实情况分析，上游多是林地、草地分布区，生态优势明显且脆弱性较高，因而水体面积的适当增加也会带动生态系统服务价值总量的上升，而低-高聚集区域大多集中于水域、湿地以及水陆缓冲带附近。受地形、交通的限制，这类区域较少受到人类干扰，用地类型基本保持不变，水域的高生态系统价值系数很大程度促进该区域形成了低土地利用-高生态系统服务价值的聚集格局。
图 3 2000—2020年太湖县生态系统服务价值LISA聚类图Figure 3 LISA clustering of ecosystem service value in Taihu County from 2000 to 2020图4所示：2000—2020年冷、热点集聚效应明显，太湖县生态系统服务价值在总体上呈现“中热东冷，南部冷热分异明显”的分布特征，生态系统服务价值变化热点主要分布在中部的百里镇、牛镇镇、弥陀镇、天华镇、寺前镇的交界带与大石乡南部，也是水域集中片区；生态系统服务价值变化冷点主要分布在北石镇东北部，小池镇与晋熙镇中部，江塘乡西部，徐桥镇大部分区域与大石乡的北部。2000—2020年太湖县生态系统服务价值变化热点分布格局基本保持稳定，热点数量从2000年的18.29%上升到2010年的18.65%， 2020年减至18.23%，整体变化数量不大。冷点在晋熙镇、徐桥镇和大石乡有所增加，主要是受林地转为耕地、建设用地的影响。且冷点比例从2000年的8.81%下降到2010年的8.69%，至2020年又增加到了8.84%，冷点数量总体呈现波动上升的态势。2000—2020年冷热点空间分布的区域及数量密度表明，生态系统服务价值变化幅度和区域分布呈现明显的集聚现象，这也进一步预测了已经发生变化的区域在今后更容易产生变化。
图 4 2000—2020年太湖县生态系统服务价值变化量冷热点分析Figure 4 Analysis of hot and cold spots of ecosystem service value change in Taihu County from 2000 to 20203. 讨论
随着社会发展及人类需求的不断提升，在人地关系作用下，人们更倾向于通过技术进步和效率提升优化生产活动空间，并不断改善生态空间的规模、结构和功能。合理的城市空间发展布局和生态环境保护政策对生态系统服务价值具有提升作用[30]。因此，在土地利用规划管理方面，通过分析生态系统服务价值对土地利用的响应，可以更加全面了解不同土地利用方式对生态系统功能的影响，有助于优化土地利用结构。根据生态系统服务价值的变化情况，合理划分各类土地用途。针对国家重点生态功能区，应充分考虑生态系统服务功能，合理划定生态保护区、发展协调区、水源涵养区等重要区域，确保生态系统服务的持续供给和生态环境的可持续利用。
生态补偿为失去自我恢复能力的生态系统提供物质、经济和法律等一系列的补偿措施，也是确保和完善国家重点生态服务功能的根本保障和有效手段[31]。准确评估不同土地利用类型对生态系统服务价值的影响，可确定合理的生态补偿标准，确保补偿金额与生态系统服务价值的损失相匹配，有助于为国家重点生态功能区生态补偿政策的制定提供科学依据，也有助于及时发现太湖县生态系统受损严重的地区，从而有针对性地实施生态补偿措施，促进生态环境的修复，保障生态系统功能的完整性和稳定性。在未来的研究中，可以基于生态系统稳定性评估、自然和人为活动的影响，建立相应的风险指标体系，采用数学模型和遥感工具分析生态风险的空间分布、趋势和程度，并根据县域范围进行不同生态风险指标的分区，以便进一步评估和管控生态风险，降低风险数值与生态系统遭受破坏的可能性，保障生态系统服务的稳定供给，从而推动国家重点生态功能区的建设实现平稳、可持续发展。
4. 结论
2000—2020年，太湖县的土地利用类型以林地和耕地为主，耕地、草地和林地面积均有所减少，而建设用地和水域面积则有所增加。耕地减少最多，大部分转化为建设用地，其次为草地，转变为林地和建设用地。太湖县的新型城镇化进程导致城区土地利用面积快速增加，水体的增长主要来自农田。生态系统服务价值在总体平稳的趋势下略有减少，其中气体调节和水文调节的功能对生态系统服务价值影响最大。太湖县的生态系统服务价值空间分布呈现中部和南部水体较高、东部和东南部较低、北部相对较高的特点。中部低的建设用地和南部耕地平原区的生态系统服务价值总量较低并逐年下降，表明太湖县用地规模在扩大，处于城镇化进程不断推进的阶段。生态系统服务价值冷热点分布在空间格局上主要表现为高-高聚集和低-低聚集，表明生态系统服务价值变化高值区由北部向中部和东部偏移，冷点主要位于县城南部。
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图 1 黄瓜与拟南芥、杨梅R2R3-MYB亚家族成员的系统进化树构建
Figure 1 Phylogenetic tree construction of C. sativus, A. thaliana and M. rubra R2R3-MYB subfamily members
图 2 黄瓜R2R3-MYB亚家族染色体定位图
Figure 2 Chromosome location map of C. sativus R2R3-MYB subfamily
图 3 黄瓜R2R3-MYB亚家族与拟南芥共线性分析图
Figure 3 Analysis of the collinearity between C. sativus R2R3-MYB subfamily and A. thaliana
图 4 黄瓜R2R3-MYB亚家族蛋白保守基序和基因结构
Figure 4 Protein conservative motifs and gene structure of R2R3-MYB subfamily in C. sativus
图 5 黄瓜R2R3-MYB亚家族蛋白序列比对图
Figure 5 Sequence comparison of C. sativus R2R3-MYB subfamily proteins
图 6 黄瓜R2R3-MYB亚家族上游顺式元件预测
Figure 6 Prediction of upstream homeopathic elements of C. sativus R2R3-MYB subfamily
图 7 黄瓜R2R3-MYB亚家族成员蛋白的互作预测
Figure 7 Prediction of protein interactions among R2R3-MYB subfamily members in C. sativus
表 1 黄瓜R2R3-MYB亚家族成员信息
Table 1. Cucumber R2R3-MYB subfamily member information
基因命名 氨基酸
数量/个分子量/kDa 等电点 不稳定
指数脂肪指数 染色体
位置基因命名 氨基酸
数量/个分子量/
kDa等电点 不稳定
指数脂肪指数 染色体
位置Cs2RMYB1 360 40.91 6.44 52.41 57.17 Chr 1 Cs2RMYB51 268 30.01 8.59 54.65 64.40 Chr 3 Cs2RMYB2 471 54.88 5.91 42.84 66.43 Chr 1 Cs2RMYB52 217 25.13 7.21 55.75 65.21 Chr 3 Cs2RMYB3 367 41.94 5.83 59.22 75.50 Chr 1 Cs2RMYB53 195 22.67 8.37 72.59 73.54 Chr 3 Cs2RMYB4 331 37.60 9.02 65.15 61.90 Chr 1 Cs2RMYB54 355 39.21 6.25 54.46 82.96 Chr 3 Cs2RMYB5 277 31.19 5.90 78.88 66.21 Chr 1 Cs2RMYB55 305 34.19 6.19 45.79 74.52 Chr 3 Cs2RMYB6 232 26.59 8.83 57.26 66.51 Chr 1 Cs2RMYB56 253 28.52 9.10 49.09 65.53 Chr 3 Cs2RMYB7 326 36.76 6.42 53.91 67.94 Chr 1 Cs2RMYB57 313 35.05 4.97 68.24 75.97 Chr 4 Cs2RMYB8 288 32.50 6.31 71.30 64.03 Chr 1 Cs2RMYB58 314 36.06 6.10 62.98 58.06 Chr 4 Cs2RMYB9 377 42.09 6.46 50.23 66.71 Chr 1 Cs2RMYB59 322 35.68 6.14 54.46 67.55 Chr 4 Cs2RMYB10 337 37.92 5.74 45.24 71.19 Chr 1 Cs2RMYB60 377 40.50 5.41 39.90 73.24 Chr 4 Cs2RMYB11 299 33.99 9.17 58.17 61.64 Chr 1 Cs2RMYB61 353 39.81 6.22 60.28 59.92 Chr 4 Cs2RMYB12 372 42.33 6.12 54.32 67.63 Chr 1 Cs2RMYB62 229 25.19 9.29 58.90 61.70 Chr 4 Cs2RMYB13 277 32.11 5.83 63.46 79.96 Chr 1 Cs2RMYB63 263 29.14 8.34 61.14 67.15 Chr 4 Cs2RMYB14 337 38.24 8.66 52.38 59.08 Chr 1 Cs2RMYB64 280 31.51 8.92 59.53 72.11 Chr 4 Cs2RMYB15 370 41.15 6.13 51.97 61.95 Chr 1 Cs2RMYB65 260 28.84 5.00 38.86 76.54 Chr 5 Cs2RMYB16 364 41.75 9.54 55.58 69.81 Chr 1 Cs2RMYB66 323 36.41 6.00 53.24 72.45 Chr 5 Cs2RMYB17 327 37.06 7.68 62.31 69.48 Chr 2 Cs2RMYB67 258 29.46 5.84 45.28 67.67 Chr 5 Cs2RMYB18 295 32.99 9.07 45.41 70.10 Chr 2 Cs2RMYB68 236 26.98 6.71 53.48 74.83 Chr 5 Cs2RMYB19 222 25.74 6.00 53.86 72.43 Chr 2 Cs2RMYB69 284 31.23 6.41 56.18 72.46 Chr 5 Cs2RMYB20 264 29.98 8.97 58.24 63.14 Chr 2 Cs2RMYB70 300 33.77 5.29 55.23 71.50 Chr 5 Cs2RMYB21 265 31.42 9.64 54.52 67.02 Chr 2 Cs2RMYB71 337 38.25 7.69 55.10 66.59 Chr 5 Cs2RMYB22 286 32.59 5.60 58.72 59.69 Chr 2 Cs2RMYB72 210 24.43 5.19 51.25 60.38 Chr 5 Cs2RMYB23 228 26.87 10.27 58.08 65.44 Chr 2 Cs2RMYB73 464 52.29 6.82 66.09 66.85 Chr 5 Cs2RMYB24 256 29.15 8.24 48.25 79.22 Chr 2 Cs2RMYB74 369 41.40 6.61 50.68 56.34 Chr 5 Cs2RMYB25 210 23.54 10.31 65.32 59.48 Chr 2 Cs2RMYB75 307 34.25 7.51 48.64 64.59 Chr 5 Cs2RMYB26 230 26.32 8.83 57.64 63.65 Chr 2 Cs2RMYB76 398 44.52 6.49 53.56 62.29 Chr 5 Cs2RMYB27 204 23.04 8.44 43.78 67.94 Chr 2 Cs2RMYB77 202 23.93 8.25 43.61 58.37 Chr 5 Cs2RMYB28 338 38.46 8.56 58.00 68.99 Chr 2 Cs2RMYB78 294 33.13 8.72 52.07 70.41 Chr 5 Cs2RMYB29 290 31.80 9.23 59.33 65.93 Chr 2 Cs2RMYB79 286 32.77 6.40 64.03 65.17 Chr 6 Cs2RMYB30 297 33.70 9.97 55.65 69.97 Chr 2 Cs2RMYB80 552 61.13 5.50 52.51 61.54 Chr 6 Cs2RMYB31 301 32.30 8.19 55.90 64.15 Chr 2 Cs2RMYB81 301 34.40 5.56 70.97 65.08 Chr 6 Cs2RMYB32 308 34.86 5.93 48.47 84.90 Chr 2 Cs2RMYB82 269 31.33 6.45 45.95 63.42 Chr 6 Cs2RMYB33 519 57.03 7.46 59.70 57.53 Chr 3 Cs2RMYB83 334 38.24 4.96 46.95 59.85 Chr 6 Cs2RMYB34 305 34.64 5.70 57.58 70.72 Chr 3 Cs2RMYB84 286 32.92 5.80 56.50 54.58 Chr 6 Cs2RMYB35 248 29.14 9.10 56.61 66.49 Chr 3 Cs2RMYB85 291 33.53 6.63 61.70 46.94 Chr 6 Cs2RMYB36 259 29.98 6.50 48.74 59.54 Chr 3 Cs2RMYB86 277 32.26 9.35 51.45 59.49 Chr 6 Cs2RMYB37 296 33.70 5.35 56.27 67.20 Chr 3 Cs2RMYB87 301 32.45 9.32 50.91 64.82 Chr 6 Cs2RMYB38 219 25.25 6.32 59.79 70.32 Chr 3 Cs2RMYB88 319 35.85 6.53 48.51 65.49 Chr 6 Cs2RMYB39 354 40.50 9.20 58.22 77.40 Chr 3 Cs2RMYB89 344 38.44 6.12 57.72 80.00 Chr 6 Cs2RMYB40 267 30.10 5.59 55.70 69.33 Chr 3 Cs2RMYB90 387 44.36 5.81 54.93 61.01 Chr 6 Cs2RMYB41 245 28.13 5.75 48.70 62.57 Chr 3 Cs2RMYB91 289 33.19 6.45 53.15 70.17 Chr 6 Cs2RMYB42 224 25.60 7.64 65.43 74.87 Chr 3 Cs2RMYB92 248 27.74 9.11 46.24 76.73 Chr 7 Cs2RMYB43 275 31.61 8.71 39.67 79.75 Chr 3 Cs2RMYB93 500 54.62 5.89 55.46 57.82 Chr 7 Cs2RMYB44 316 36.22 5.63 58.87 56.52 Chr 3 Cs2RMYB94 254 29.45 5.36 74.13 75.63 Chr 7 Cs2RMYB45 312 34.71 6.99 55.70 62.79 Chr 3 Cs2RMYB95 271 31.90 5.56 53.17 62.66 Chr 7 Cs2RMYB46 248 29.70 8.46 52.73 69.60 Chr 3 Cs2RMYB96 254 29.40 5.02 43.86 79.49 Chr 7 Cs2RMYB47 348 39.13 8.86 46.82 64.77 Chr 3 Cs2RMYB97 280 32.36 5.20 59.21 68.86 Chr 7 Cs2RMYB48 294 32.66 6.17 57.40 64.42 Chr 3 Cs2RMYB98 285 32.82 5.32 58.47 64.70 Chr 7 Cs2RMYB49 233 26.13 9.33 51.33 65.41 Chr 3 Cs2RMYB99 248 27.78 6.24 44.80 65.28 Scaffold 72 Cs2RMYB50 313 35.13 5.95 54.63 65.50 Chr 3 说明：Cs2RMYB48基因定位于叶绿体，其他基因定位于细胞核。 
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