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紫花苜蓿生长受非生物胁迫制约，FIMBRIN 基因家族作用不明。研究人员对紫花苜蓿 MsFIM 基因开展全基因组分析，鉴定出 6 个基因，发现其在组织中差异表达且响应非生物胁迫及激素处理。该研究为苜蓿抗逆机制研究提供新视角。
在植物的微观世界里，细胞的各项活动有条不紊地进行着，而肌动蛋白细胞骨架就像是细胞内的 “脚手架”，支撑并参与着众多关键的生命过程，如细胞迁移、细胞器运输等。FIMBRIN 蛋白作为一类重要的肌动蛋白结合蛋白（ABPs），在调节细胞动态变化中发挥着关键作用。然而，目前关于 FIMBRIN 基因家族在植物应对非生物胁迫方面的机制，仍存在许多未知。
紫花苜蓿作为全球重要的牧草作物，富含蛋白质、矿物质等营养成分，不仅能为畜牧业提供优质饲料，还具有一定的药用价值。但它的生长常常受到高盐、干旱等非生物胁迫的影响，导致产量和品质下降。因此，挖掘紫花苜蓿中应对非生物胁迫的关键基因，成为了提升其抗逆性的关键。此前，FIMBRIN 基因家族的研究主要集中在拟南芥上，对于紫花苜蓿中该基因家族的研究十分有限。在此背景下，中国农业大学的研究人员开展了紫花苜蓿 FIMBRIN 基因家族的相关研究，成果发表在《BMC Plant Biology》上。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先，通过 BLASTP 搜索和隐马尔可夫模型（HMM）分析，从紫花苜蓿基因组中鉴定 MsFIM 基因。利用多序列比对和系统发育树构建，探究基因进化关系。借助 RNA 测序（RNA-seq）和实时荧光定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）技术，分析基因表达模式。此外，还通过构建载体和烟草瞬时转化实验，进行亚细胞定位研究。
紫花苜蓿 MsFIM 基因的鉴定与特征分析
研究人员通过全面筛选紫花苜蓿 “中苜 1 号” 基因组，共鉴定出 6 个 MsFIM 基因，它们分布在 3 条染色体上。构建系统发育树发现，MsFIM 基因家族可分为 4 个进化枝。对基因结构、保守基序和结构域分析显示，多数 MsFIM 蛋白含有保守基序和 CH 结构域，不同基因在结构上存在差异，如 MsFIM6 外显子最多，MsFIM4 最少。基因复制分析表明，MsFIM5 和 MsFIM6 存在大片段复制事件，这可能是该基因家族扩张的主要原因。
紫花苜蓿 MsFIM 基因的表达模式分析
组织特异性表达分析发现，MsFIM 基因在不同组织中呈现出组成型和组织特异性表达模式，多数基因在花和叶中表达较高。利用 RNA-seq 数据对不同花发育阶段的基因表达分析表明，MsFIM 基因在盛花期高表达，MsFIM1 - 4 和 MsFIM5、MsFIM6 分别呈现相似的表达趋势。在非生物胁迫和脱落酸（ABA）处理下，MsFIM 基因表达也发生变化，不同基因在干旱、寒冷、盐胁迫及 ABA 处理的不同时间点，表达量有升有降，表明它们在胁迫响应的不同阶段发挥着不同作用。
MsFIM5 的亚细胞定位
研究发现 MsFIM5 在花中特异性表达，且与 MsFIM6 在非生物胁迫下可能存在功能冗余。对 MsFIM5 进行亚细胞定位实验，结果显示 MsFIM5 - GFP 融合蛋白定位于烟草细胞的肌动蛋白细胞骨架上，这暗示 MsFIM5 可能通过调节细胞骨架动力学，在植物胁迫响应中发挥重要作用。
综合来看，该研究鉴定出紫花苜蓿中的 6 个 MsFIM 基因，它们均含有保守的 CH 结构域，且在进化上与双子叶植物和豆科作物关系密切。MsFIM 基因在花、茎、叶中高表达，尤其在盛花期表达量显著升高。同时，这些基因能够响应干旱、寒冷、盐胁迫及 ABA 处理，对紫花苜蓿抵抗非生物胁迫和生长发育具有重要意义。此研究为深入理解紫花苜蓿的抗逆分子机制提供了理论依据，也为后续通过基因工程手段改良紫花苜蓿的抗逆性奠定了基础。
