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尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（UDP-glucose pyrophosphorylase,UGPase EC2.7.7.9）是生物体糖代谢中重要的酶之一,它广泛地存在于原核生物（如大肠杆菌）和真核生物（如真菌、植物和动物）的细胞中,通过催化合成尿苷二磷酸葡萄糖（UDP-glucose）参与蔗糖合成代谢和植物细胞壁的生物合成。本研究利用之前从胡杨基因组筛选出的一个抗盐旱相关的正选择基因UGPase功能类似基因,在胡杨/灰杨基因组上Blast各找出胡杨/灰杨另外三个同源基因。在基因的上下游非编码区设计引物,以胡杨（Populus euphratica Olive）和灰杨（Populus pruinosa Schrenk）的愈伤组织和新鲜叶子为材料,扩增胡杨/灰杨各四个UGP基因的编码区全长序列,分别为胡杨/灰杨UGP1、UGP2、UGP3和UGP4。通过基因家族序列扩增,我们发现UGP1基因和UGP2基因编码区序列高度同源,编码的蛋白质大小相同。UGP1/UGP2蛋白序列在胡杨和灰杨之间没有稳定的氨基酸差异。其中UGP2与基因组注释的CDS相比发生了两段内含子的可变剪切。用不同的两组引物在胡杨和灰杨中均扩增出三个UGP3基因RNA单倍型,命名为UGP3Y1,UGP3Y2和UGP3W。其中UGP3Y1和UGP3Y2在胡杨灰杨之间没有稳定氨基酸差异,UGP3W在胡杨灰杨之间有五个氨基酸的稳定差异。UGP3Y2与UGP3Y1相比在1599bp处发生了单个位点的碱基缺失突变,导致阅读框发生改变,蛋白翻译提前终止。UGP3Y1与UGP3W相比在基因的3端发生了可变剪切,导致了UGP3W蛋白与UGP3 Y1蛋白在C末端有10个氨基酸的差异。UGP4基因在胡杨灰杨中均存在着两种单倍型,其中一种单倍型可变剪切了一段内含子序列,这段内含子序列中包含一个终止密码子,这导致了可变剪切的单倍型蛋白翻译提前终止。用胡杨、灰杨、毛果杨和拟南芥UGP基因家族建系统发育树,发现胡杨/灰杨中的UGP1基因和UGP2基因是杨属支中新加倍产生的两个基因,一起与拟南芥中发生独立加倍的两个基因形成一个分支；UGP3基因是杨属中特有的UGP基因,在拟南芥中无近缘的同源基因；它可能是杨属基因组加倍或更早形成的新基因,在漫长的进化过程中可能发生了独特的新功能化或亚功能化式样。以拟南芥AtUGPase-A（PDB ID:2ICY）蛋白三维晶体结构为模板,由Phyre2同源模拟UGP3三个单倍型的蛋白三维结构,其中相同的N端结构域预测为核糖体蛋白S2,它参与了翻译起始复合物的形成。UGP3三个单倍型都有尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶保守的催化活性中心。它们的差异主要集中在C端结构域。UGP3Y 2蛋白缺失C端β折叠形成的桶状结构域,UGP3W C蛋白末端最后10个氨基酸与UGP3Y 1不同。之前的研究表明,UGPase C端结构域参与了UGP蛋白二聚体或多聚体的形成,而UGPase单体是植物中UGPase酶的催化活性形式。胡杨和灰杨有可能通过在转录水平和转录后水平调节各组织中UGP3三个单倍型的相对含量实现对UGP3蛋白活性的精细调控。为了更清楚的研究UGP基因家族与胡杨抗盐机制的关系,我们挑选了一年生的胡杨扦插幼苗进行了3周的低盐处理（150mM Nacl）和高盐处理（250mM Nacl）,以盐处理和对照组胡杨幼苗的根茎叶为材料,设计特异的实时定量引物对胡杨四个UGP基因进行荧光实时定量PCR扩增。结果发现,UGP1和UGP2基因对盐胁迫的响应模式相似,在茎和叶中上调,在根中下调。UGP3基因的三个RNA单倍型对盐处理响应不同：UGP3W单倍型在茎和根中对高盐处理是正响应,叶子中表达量变化不大。UGP3Y1单倍型在茎和根中对盐处理是负响应,叶子中表达量变化不大。UGP3Y2在茎中对盐处理负响应,根中变化不大,叶子中有略微上调。UGP4的表达量在根茎叶中均没有明显变化,推测UGP4基因不参与胡杨抗盐的分子机制。此外,从胡杨转录组数据（本实验室数据）得到的胡杨各个组织UGP基因家族的表达量情况来看,UGP1和UGP2是胡杨中总表达量最高的两个UGP基因,结合它们基因序列的高度同源和相似的盐胁迫响应模式,推测UGP1/UGP2在胡杨中相互协调,共同促进胡杨植株正常的生长发育进程。