编辑推荐：
为探究藜麦抗旱机制，研究人员分析其 VQ 基因家族，发现 CqVQ13 在干旱下显著上调，为抗旱研究奠基。
藜麦，这种源自安第斯山脉的神奇作物，凭借着耐旱、耐寒、耐盐的特性，以及富含人体所需的多种氨基酸、矿物质和维生素的优势，被誉为 “营养黄金和素食之王”。在全球干旱问题日益严峻的当下，干旱胁迫成为了威胁作物产量的主要因素之一，严重破坏了农业生产，危及粮食安全。因此，挖掘藜麦的抗旱基因，探索其抗旱机制，对于培育高产抗旱作物、保障粮食供应具有至关重要的意义。
甘肃省农业大学的研究人员聚焦于藜麦中的转录辅因子 VQ 基因家族，开展了深入研究。他们的研究成果发表在《BMC Genomics》上，为藜麦抗旱研究提供了重要的理论依据。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，通过生物信息学手段，利用已知的拟南芥 VQ 基因对藜麦全基因组进行比对分析，筛选并鉴定出藜麦 VQ 基因家族成员。接着，运用实时荧光定量 PCR（qRT-PCR）技术，验证基因在不同处理下的表达情况。此外，借助亚细胞定位技术，明确目标基因在细胞中的具体定位。
在研究结果方面：
- VQ 基因家族成员的鉴定与理化性质分析：研究人员成功鉴定出 23 个藜麦 VQ 基因家族成员，这些成员均含有 VQ 蛋白结构域。对其基本理化性质的分析显示，该家族成员的氨基酸残基数在 90（CqVQ11/22）到 506（CqVQ23）之间，分子量在 10755.04（CqVQ11/22）到 57263.59（CqVQ23）之间，等电点在 4.15（CqVQ20）到 11.43（CqVQ04）之间，且大多为亲水蛋白。亚细胞定位预测表明，多数 CqVQ 蛋白定位于细胞核，部分蛋白如 CqVQ20、CqVQ23 还定位于细胞膜、细胞质或叶绿体。
- 系统发育分析：通过构建系统发育树，研究人员发现 VQ 基因家族可分为四个不同的亚家族，藜麦的 VQ 基因家族主要存在于 I、II 和 IV 组。藜麦与菠菜的 VQ 基因家族亲缘关系较近，且在进化树上鉴定出多对旁系同源基因和直系同源基因。
- 保守基序和基因结构分析：利用 MEME 在线软件预测发现，藜麦 23 个 VQ 蛋白共含有 10 个保守基序，不同蛋白含有的基序数量和种类不同。同一分支上的基因具有相似的基序组成，暗示它们可能具有相似的功能。基因结构分析表明，藜麦 VQ 基因家族成员均无 UTR 区域，部分基因含有不同数量的外显子，多数基因（60.8%）不含内含子。
- 基因复制和染色体定位分析：研究人员发现藜麦 VQ 基因家族存在 3 个片段复制事件，未检测到串联复制。这些基因不均匀地分布在 10 条染色体上，不同染色体上的基因数量有所差异。
- 顺式作用元件和蛋白相互作用网络分析：对 VQ 基因家族启动子区域顺式作用元件的研究发现，其包含 52 个与植物激素、胁迫、光响应和组织特异性表达相关的顺式作用元件。通过构建蛋白相互作用网络，预测出藜麦 VQ 蛋白与拟南芥 VQ 蛋白存在密切的相互作用关系，且部分藜麦 VQ 蛋白可能与 WRKY 转录因子相互作用，参与基因调控网络。
- 表达谱分析：研究表明，CqVQ 基因在不同组织和处理下呈现出组织特异性表达。在干旱胁迫下，多数 VQ 基因的表达水平显著上调，其中 CqVQ13 在叶和根组织中的表达量在 9h 和 12h 达到最高，分别为对照组的 77.17 倍和 81.76 倍。
- CqVQ13 基因的亚细胞定位分析：通过构建 pCAMBIA1302-CqVQ13-GFP 融合表达载体并转化烟草叶片，利用激光共聚焦显微镜观察发现，CqVQ13 主要定位于细胞核，这与转录因子的一般特性相符。
研究结论和讨论部分指出，该研究首次在藜麦中鉴定出 VQ 基因家族，并筛选出干旱响应候选基因 CqVQ13。基因结构分析、保守基序预测以及蛋白相互作用网络构建等研究，为深入理解 VQ 基因家族的功能和进化提供了重要线索。尽管 VQ 基因在植物非生物胁迫响应中的具体调控机制仍有待进一步研究，但这些研究结果为后续深入研究 VQ 蛋白在植物非生物胁迫响应中的作用提供了有价值的候选基因，也为作物品种改良和抗逆性研究提供了科学支持，有助于更好地利用藜麦的抗逆特性，应对全球干旱等环境挑战，保障农业生产的可持续发展。
